Besser hören dank Lasertechnik
Cochlea-Implantat mit externem Sprachprozessor
Das Laser Zentrum Hannover e.V.(LZH) entwickelt innovative Technologien zum schonenden Einsetzen und exakten Anpassen von Cochlea-Implantaten in das Innenohr, sowie zur Steigerung der Qualität des Resthörens.
Etwa 95 Prozent aller tauben oder hochgradig schwerhörigen Menschen verfügen über einen ausreichend intakten Hörnerv, um ihr Hörvermögen zumindest teilweise wiedererlangen zu können. Ein wichtiges Hilfsmittel dafür stellt das so genannte Cochlea-Implantat (CI) dar, eine elektronische Hörprothese, die die Funktion zerstörter Haarsinneszellen im Innenohr übernimmt. Sie besteht aus dem Implantat, das unter der Haut in den Knochen hinter dem Ohr eingesetzt wird, dem in die Gehörschnecke (Cochlea) einzuführenden Elektrodenträger sowie einem meist hinter dem Ohr getragenen Teil mit Mikrofon und Sprachprozessor. Das Funktionsprinzip kann man sich vereinfacht so vorstellen: Trifft Schall auf das Mikrofon, wird er in eine Abfolge elektrischer Impulse übersetzt und über die im Innenohr liegende Elektrode an den Hörnerv weitergeleitet.
Die dünne, mit Haarsinneszellen besetzte Basilarmembran des Innenohres bewahrt nur im unversehrten Zustand die Chance auf einen optimalen Höreindruck. Eine zu starke Beschädigung der empfindlichen Membran kann sogar zum gänzlichen Verlust des Resthörvermögens führen. Daher erfordert das Einsetzen der Elektrode höchste Genauigkeit. Die Gruppe Oberflächentechnik am LZH verfolgt derzeit einen Ansatz, der die Operation vereinfachen und das Einpassen der Elektrode an die komplizierte Form der Cochlea verbessern soll. Um dies zu erreichen, verwenden die Forscher bei der Herstellung von CI-Elektroden Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen (NiTi-FGL) und machen sich deren besonderen Eigenschaften zunutze.
Über Zuführung von Wärme oder elektrischer Energie kann sich dieser Werkstoff nämlich an eine vorab aufgeprägte Form quasi „erinnern“ und ermöglicht ein gezieltes Bewegen und Anpassen der Elektrode. So will man einerseits die NiTi-FGL im Laserschmelzverfahren zu einem individuell an den Patienten angepassten CI-Elektrodenträger verarbeiten. Andererseits sollen die besonderen Eigenschaften des Materials helfen, die Elektrode ohne schädigenden Kontakt mit der Basilarmembran einzusetzen. Grundsätzlich gilt: je tiefer das künstliche Material in die Gehörschnecke gelangt und je besser es sich an das Gewebe anschmiegt, umso exakter wird sich der Höreindruck ausbilden.
Am Laser Zentrum Hannover geht man noch einen zweiten Weg, um die Eigenschaften von Cochlea-Implantaten zu optimieren: Die Gruppe Lasermikrobearbeitung hat sich zum Ziel gesetzt, die Funktionalität der CI durch eine gezielte Strukturierung der Oberfläche zu verbessern. „Die Oberfläche eines konventionellen Cochlea-Implantats wird nicht speziell behandelt - ein enormes Potential das bisher ungenutzt blieb! Denn wie wir aus der Natur wissen, haben biologische Oberflächen wie zum Beispiel bei einem Lotusblatt oder auch die Haifischhaut definierte Strukturen, die für bestimmte Funktionen verantwortlich sind“, erläutert Wissenschaftlerin Elena Fadeeva. Mit Hilfe eines Femtosekundenlasers wird daher die Platin-Elektrode gezielt bearbeitet.
So entsteht eine nanostrukturierte und deshalb stark vergrößerte, sehr raue Oberfläche, die das Anhaften von Bindegewebe um die Elektroden reduziert und dadurch eine bessere Wechselwirkung mit neuronalen Zellen ermöglicht. Gleichzeitig wird durch Nanostrukturierung der frequenzabhängige elektrische Widerstand verringert, so dass weniger Energie verbraucht wird. Die besonderen Herausforderungen dieser Entwicklungsaufgabe liegen im Detail. Die Strukturen müssen am fertigen Implantat mit nur 300 µm Durchmesser und dazu auf einer gekrümmten Oberfläche aufgebracht werden. Derzeit wird am LZH eine Vorrichtung entwickelt, die eine derart komplexe Bearbeitung auf kleinstem Raum ermöglicht.
Cochlea Implantate werden insbesondere den Menschen empfohlen, die trotz bester herkömmlicher Hörgeräte kein ausreichendes Sprachverstehen mehr erzielen. Über 200.000 Menschen weltweit profitieren bereits von diesen ‚künstlichen Innenohren‘. Etwa die Hälfte der erwachsenen CI-Träger kann nach einem Training mit der Hörhilfe zum Beispiel wieder telefonieren. Bei kurzfristig Ertaubten und Kindern sind die Erfolge sogar deutlich größer.
Die aktuellen Arbeiten am LZH zum Cochlea-Implantat sind sowohl in das vom BMBF geförderten Projekt Gentle CI, als auch in das interdisziplinäre Sonderforschungsprogramm 599 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) eingebettet. Kooperationspartner ist unter anderem die Medizinische Hochschule Hannover (MHH) mit dem weltweit größten Cochlea Implantat-Programm zur Versorgung hochgradig schwerhöriger Patienten.
Mehr Informationen zum Laser Zentrum Hannover e.V:
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Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) |
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Hollerithallee 8 |
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30419 Hannover |
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Tel.: +49 511 2788-151 |
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Fax: +49 511 2788-100 |
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E-Mail: info@lzh.de |
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