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INHALTE

Implantierbare Knochenleitungs-Hörsysteme

Forschergruppe Innovative Methoden und Technologien für das räumliche Hören und Sprachverstehen mit Hörimplantaten (Projektnummer 2015 FGR 0090)

Die Forschergruppe wird gefördert durch den Freistaat Thüringen aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds.

Zusammenfassung:
Weltweit nimmt der Anteil der Bevölkerung mit verminderter Hörfähigkeit zu. Damit entsteht ein zunehmender Bedarf an Hörrehabilitation. Bestimmte Arten von Hörschädigungen erfordern die Versorgung mit Hörimplantaten. Dazu zählen u. a. Cochlea-Implantate (CI) und Knochenleitungs-Implantate (KLI), deren Indikationsbereiche aufgrund von vielfältigen Entwicklungsmöglichkeiten stetig erweitert werden. Durch Verwendung eines solchen Implantates kann das Hörvermögen jedoch nicht vollständig wiederhergestellt werden. Beispielsweise existieren Defizite beim räumlichen Hören, welche in verschiedenen Alltagssituationen für die Betroffenen zu Einschränkungen führen. Dazu zählen reduzierte oder fehlende Fähigkeiten zur Lokalisierung von Schallquellen und damit einhergehend ein vermindertes Sprachverständnis im Störlärm. Dieses Problem soll durch das vorliegende Projektvorhaben angesprochen werden.

Projektziel:
Das wissenschaftliche Gesamtziel des Vorhabens besteht in der Erforschung und Ausarbeitung von neuen Methoden und Technologien für Hörimplantate, speziell Cochlea-Implantate und  Knochenleitungs-Implantate, zur Gewinnung neuer Erkenntnisse und zur Verbesserung der Hörversorgung von Patienten mit schwerer Schallempfindungsschwerhörigkeit und leichter bis schwerer kombinierter Schallleitungs- und Schallempfindungsschwerhörigkeit. Der Erkenntnisgewinn und die Verbesserung beziehen sich auf die räumliche Hörwahrnehmung und die Sprachwahrnehmung bei einseitiger oder zweiseitiger Versorgung. Mit den Projektergebnissen sollen Innovationen in der Hörgerätetechnologie angestoßen werden.

Aufgabenbereich FG Mechatronik:

  • Entwurf und Charakterisierung einer Knochenleitungs-Untersuchungsvorrichtung auf Basis von piezoelektrischen Aktuatoren nach dem Verspannungsprinzip (siehe Abbildung 1)
  • Mathematische Modellierung der entworfenen Vorrichtung
  • Entwurf einer impedanzangepassten Leistungselektronik
  • Erstellung von Konzepten zur berührungslosen Energie- und Signalübertragung

Publikationen:

  • Chilian, A.; Gadyuchko, M.; Katai, A.; Klein, F.; Sattel, T.; Skuk, V.; Werner, S.
    Innovative methods and technologies for spatial listening and speech intelligibility using hearing implants, International Symposium on Auditory and Audiological Research
  • Klein, F.; Werner, S.; Chilian, A.; Gadyuchko, M.
    Dataset of In-The-Ear and Behind-The-Ear Binaural Room Impulse Responses used for Spatial Listening with Hearing Implants, Audio Engineering Society, 142nd International Convention, 2017, May 20–23, Berlin, Germany

Referenzen:

[1] Hess Häusler Akustik. Das Ohr. Verfügbar unter: http://www.hess-haeusler.de/ index.php?id=41

Im-Ohr Knochenleitungs-Hörsysteme

Kurzbeschreibung

Allein für Deutschland gehen Schätzungen gegenwärtig von bis zu 15 Millionen Menschen mit verminderter Hörfähigkeit aus.
Neben veränderten Mediennutzungen und Freizeitaktivitäten bei Kindern und Jugendlichen sind es vor allem durch die demografische Entwicklung in zunehmendem Maße ältere Menschen, die davon betroffen sind.
So wie mangelnde Kommunikationsfähigkeit zu sozialen, psychischen und wirtschaftlichen Problemen führen kann, bringt die damit einhergehende mangelnde Hörwahrnehmung auch Gefahren, wie beispielsweise im Straßenverkehr.
Ist eine kausale Therapie der Schallleitungsstörungen (Mittelohr, Abb. 1) nicht möglich, werden Knochenschallleitungshörgeräte eingesetzt. Diese regen den Schädelknochen und auch die Hörschnecke zu Schwingungen an. Somit werden die Schwingungen direkt an das Innenohr geleitet, umgehend das Außen- und das Mittelohr.

Abb. 1: Ohraufbau, Quelle: Geo-Science-International

Stand der Technik

Bis jetzt werden zur mechanischen Stimulation nur elektromagnetische Antriebe eingesetzt. Dabei wird der Trägheitseffekt zur Kraftübertragung genutzt. Dies hat den Nachteil, dass die Geräte ungenügende Übertragung aufweisen, vor allem im Hochtonbereich, und eine große träge Masse benötigen.

Konzept und Lösungsansatz

Der Im-Ohr-Knochenleitungshörer, wie in der Abb. 2 dargestellt,  nutzt einen piezoelektrischen Aktor als Wirkelement, welcher in die Otoplastik integriert wird. Piezoelektrische Aktoren funktionieren nach einem inneren Verspannungseffekt. Eine zusätzliche Schwingungsmasse, wie bei bekannten Geräten, wird nicht benötigt und der Hörer kann wesentlich kleiner gebaut werden. Der Piezoaktor ist der Form des Gehörgangs nachempfunden, besitzt eine innere Öffnung und schwingt in radialer Richtung (Abb. 2). Somit werden die Schwingungen über die ganze Oberfläche des Hörers direkt an die Gehörgangwand übertragen und der Gehörgang bleibt offen. Eine solche Ausführung vermeidet den Okklusionseffekt und dient dem ungestörten Wärmetransport.
Abb. 3 zeigt den Laboraufbau zum zuvor beschriebenen Konzept, mit dem die Funktionsweise nachgewiesen werden konnte.

Abb. 2: Konzept

Abb. 3: Laboraufbau

Projektpartner

Publikationen

  • Gadyuchko, M.; Sattel, T.; Ptok, M.
    Im-Ohr-Knochenleitungshörer, In: 16. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Audiologie in Rostock, Tagungs-CD, 2013, ISBN: 978-3-9813141-3-7.
  • Gadyuchko, M.; Sattel, T.; Ptok, M.
    A Novel Concept of a Bone Conduction Hearing Aid with Piezoelectric Actuators, In proceedings of the ACTUATOR 2012, Bremen, Germany, 148-151 ISBN (Printed version): 978-933339-19-5.