Nichtlineare Modellierung des Mittelohrs und seiner angrenzenden Strukturen

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Das Gehör ist mehr als jedes andere Sinnesorgan für die menschliche Sprache und ihre Entwicklung verantwortlich und stellt auf kleinstem Raum ein anatomisch und physiologisch einzigartiges Gebilde dar. Es beeindruckt vor allem durch seinen großen Dynamikbereich. Während im Bereich der Hörschwelle der eben hörbare Schalldruck etwa 20 µPa beträgt, können die Drücke und Amplituden bis zur Schmerzgrenze noch etwa zweimillionenfach gesteigert werden. Derartige physiologische Schalldrücke sind jedoch immer noch verschwindend klein gegenüber den ebenfalls auf das Ohr einwirkenden statischen Luftdruckschwankungen, wie sie beispielsweise beim Treppensteigen, Zug- bzw. Autofahren, Fliegen oder beim Naseputzen vorkommen. Zwar führen diese zu einer veränderten Wahrnehmung, jedoch nicht zu einer Schädigung des Ohrs. Diese Fähigkeit, trotz großer statischer Druckschwankungen in der Umgebung, gleichzeitig winzige physiologische Schalldrücke wahrnehmen zu können, ist hauptsächlich in den nichtlinearen, viskoelastischen Eigenschaften der Gelenke und Bänder des Mittelohrs sowie des Trommelfells begründet. Das Ziel dieser Arbeit ist es, dieses nichtlineare Verhalten des Mittelohrs bei großen Belastungen und großen Verschiebungen durch nichtlineare, räumliche Ersatzmodelle auf mechanischer Basis abzubilden. Zur Charakterisierung der nichtlinearen Eigenschaften der Gerhöknöchelchenkette werden statische und dynamische Messungen an humanen Felsenbeinen durchgeführt. Ein besonderes Augenmerk ist auf die Charakterisierung der nichtlinearen, viskoelastischen Eigenschaften des Ringbands, des Trommelfells, der Trommelfellsehne und der beiden Mittelohrgelenke gerichtet. Im Blick auf die klinische Praxis wird zum einen anhand von Messergebnissen das Schädigungsrisiko bei einer Stapeschirurgie diskutiert sowie die Auswirkungen von Vorspannungen im Mittelohrapparat am Beispiel des aktiven Implantats Carina untersucht.