Fortschritt im Gehörgang: Optimierte Hörhilfen mit Glasfasertechnik

Eine neue Technik zur Übertragung von Schallsignalen wurde nun erstmals erfolgreich für komplett implantierbare Hörhilfen getestet. Die Technologie basiert auf einer absolut kontaktlosen Glasfasertechnik, die kleinste Bewegungen der Gehörknöchelchen erfasst und zur Stimulierung der Hörnerven nutzt.

Voll implantierbare Hörgeräte, die chirurgisch im Ohr eingesetzt werden haben als Schwachstelle die Mikrofone, die den Schall empfangen und auf komplexe Weise in Impulse für die Hörnerven umwandeln. Sie müssen über lange Jahre fehlerfrei innerhalb des menschlichen Körpers funktionieren. Beim heutigen Stand der Technik tun sie das noch nicht in einem zufriedenstellenden Ausmaß und neue Lösungen werden dringend gesucht. Eine Lösung könnte in der Verwendung einer Glasfasermesstechnik liegen, die Schwingungen der Gehörknöchelchen erfasst. Ein österreichisches Team unter maßgeblicher Beteiligung der Karl Landsteiner Privatuniversität Krems (KL Krems) und serbischer Kolleginnen und Kollegen hat diese Technik nun erstmals unter realitätsnahen Bedingungen getestet.

Zum Hintergrund der Entwicklung meint Prof. Georg Mathias Sprinzl, Leiter der Klinischen Abteilung für Hals-Nasen-Ohren am Universitätsklinikum St. Pölten, das zur KL Krems gehört: “Selbst moderne Hörhilfen kommen oft nicht ohne Teile aus, die außerhalb des Ohres liegen. Damit gehen viele Nachteile für die Betroffenen einher: Die Sichtbarkeit des Gerätes kann zu einer Stigmatisierung führen, Teile des Ohres entzünden sich häufig und Verzerrungen der Wiedergabe der eigenen Stimme treten auf. Voll implantierbare Hörhilfen können diese Nachteile vermeiden – sind aber technisch noch zu optimieren. Genau daran arbeiten wir.”

Einen ganz bedeutenden Fortschritt bietet eine kontaktlose Glasfasermesstechnik zur Erfassung des Schalls, die es erlauben würde, auch das Mikrofon ins Ohr hinein zu verlegen. Diese Technik basiert auf der so genannten Nieder-Kohärenz-Interferometrie, einer Methode, die sich überlagernde Schallwellen erfasst. Das Team nutzte diese Technik nun zur optischen Messung von Bewegungen der Gehörknöchelchen im Nanometerbereich. Dazu Prof. Sprinzl: “Der Vorteil, den Schall an den Gehörknöchelchen abzutasten ist enorm. Denn damit bleibt die natürliche Schallverstärkung durch das Außenohr und durch das Trommelfell voll erhalten. Technisch minimieren sich dazu noch Signalverzerrungen und Rückkopplungsrauschen.”

Doch vor dem Einsatz des Systems im menschlichen Ohr arbeiteten Prof. Sprinzl und seine Kolleginnen und Kollegen nun erstmal an der Optimierung ganz grundsätzlicher Anforderungen. So musste z. B. die eigentliche Operationstechnik – also die Implantation – erarbeitet und auch die “Zielausrichtung” des zum Abtasten dienenden Lasers entwickelt werden. Prof. Sprinzl, der pro Jahr über 1.000 Implantationen verschiedener Hörhilfen durchführt, betont dabei: “Natürlich haben wir diese Entwicklungsarbeit nicht am Menschen gemacht. Zum Einsatz kamen dazu künstliche und Tiermodelle, die es uns erlaubten die Qualität der Vibrationsabtastung der Gehörknöchelchen optimal zu erfassen.”

Die Ergebnisse der Arbeit, die nun veröffentlich wurden, bestätigen den technischen Ansatz und dessen prinzipielle Einsetzbarkeit über lange Zeit im Inneren des Ohres. Schon im Rahmen dieser ersten Tests konnte das Team beispielweise zeigen, dass der für die Vibrationserfassung kritische Laserstrahl über fünf Monate akkurat auf das ausgewählte Gehörknöchelchen ausgerichtet blieb. Auch konnte gemessen werden, dass das System es erlaubt, den wiederzugebenden Schall von Hintergrundgeräuschen zu trennen, obwohl für diese Trennung auch zukünftig noch Optimierungen notwendig sein werden. Auch die Miniaturisierung des Systems, sowie sein Stromverbrauch sind Aspekte, denen sich das Team der ACMIT GmbH, der Medizinischen Universität Wien, der Universität Belgrad, der KL Krems und von HNO-Fachärzten zukünftig widmen wird.

Im Team dieses Projektes arbeiteten Chirurginnen und Chirurgen Seite an Seite mit Ingenieurinnen und Ingenieuren sowie Softwareentwicklerinnen und -entwicklern. Die Beteiligung der KL Krems an diesem zukunftsträchtigen Innovationsprojekt, das von der NÖ Forschungs- und Bildungsges.m.b.H. unterstützt wurde, unterstreicht damit einmal mehr deren Fokus auf Nischenfelder in gesundheitspolitisch relevanten Brückendisziplinen.

Originalpublikation: Djinović Z et al. In-vitro and in-vivo measurement of the animal’s middle ear acoustical response by partially implantable fiber-optic sensing system. Biosens Bioelectron. 2018 Apr 30;103:176-181.