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Aus dem Institut für Versuchstierkunde der Medizinischen Hochschule Hannover und der Klinik für Hals- Nasen-Ohren- Heilkunde der Medizinischen Hochschule Hannover Multifrequenztympanometrie in experimenteller und klinischer Anwendung INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin (Dr. med. vet.) durch die Tierärztliche Hochschule Hannover Vorgelegt von Christine Koch aus Kiel Hannover 2003

Multifrequenztympanometrie in experimenteller und ... · GGK Gehörknöchelchenkette GGV Gehörgangvolumen h Stunde HNO Hals – Nasen - Ohren Inc. Incorporated impl. implantiert

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  • Aus dem Institut für Versuchstierkunde

    der Medizinischen Hochschule Hannover

    und der Klinik für Hals- Nasen-Ohren- Heilkunde

    der Medizinischen Hochschule Hannover

    Multifrequenztympanometrie

    in experimenteller und klinischer Anwendung

    INAUGURAL-DISSERTATION

    zur Erlangung des Grades einer Doktorin

    der Veterinärmedizin

    (Dr. med. vet.)

    durch die Tierärztliche Hochschule Hannover

    Vorgelegt von

    Christine Koch

    aus Kiel

    Hannover 2003

  • Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. med. vet. H.-J. Hedrich für die Tierärztlichen Hochschule Hannover

    Prof. Dr. rer. biol. hum. R.-D. Battmer und Dr. med. M. Stieve für die Medizinische Hochschule Hannover

    1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. med. vet. H.-J. Hedrich

    2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. rer. nat. H. Seifert

    Tag der mündlichen Prüfung: 5. Juni 2003

  • Meinen Eltern

  • Inhaltsverzeichnis

    1 Einleitung ....................................................................................................... 1

    2 Literaturübersicht ......................................................................................... 3 2.1 Anatomie des Ohres .................................................................................................. 3

    2.2 Physiologie und Pathophysiologie des Mittelohres ................................................ 7 2.2.1 Physiologie des Mittelohres ........................................................................................................... 7 2.2.2 Pathophysiologie des Mittelohres ................................................................................................ 10

    2.3 Impedanzaudiometrie ............................................................................................. 11 2.3.1 Tympanometrie ............................................................................................................................ 12 2.3.2 Multifrequenztympanometrie (MFT)........................................................................................... 16 2.3.3 Äußere Einflüsse und Fehlerquellen ............................................................................................ 19 2.3.4 Anwendungsgebiete der Tympanometrie und Multifrequenztympanometrie .............................. 20

    2.4 Tonaudiometrie ....................................................................................................... 20

    2.5 Therapie von Schallleitungsschwerhörigkeiten.................................................... 21

    2.6 Eignung unterschiedlichen Materials zur Kettenrekonstruktion....................... 23

    2.7 Schwingungsverhalten der rekonstruierten Gehörknöchelchenkette................ 25

    2.8 Implantierbare Hörsysteme ................................................................................... 26

    3 Material und Methode ................................................................................ 28 3.1 Zeitraum und Ort der Untersuchungen................................................................ 28

    3.2 Material .................................................................................................................... 28 3.2.1 Geräte und Implantate.................................................................................................................. 28

    3.2.1.1 Tympanometer.......................................................................................................................... 28 3.2.1.2 Ohrstopfen................................................................................................................................ 30 3.2.1.3 OP - Mikroskop ........................................................................................................................ 30 3.2.1.4 Implantate................................................................................................................................. 30

    3.2.2 Versuchstiere................................................................................................................................ 31 3.2.3 Patienten....................................................................................................................................... 32

    3.3 Methode.................................................................................................................... 32 3.3.1 Versuchsplan................................................................................................................................ 32

    3.3.1.1 Tierexperimentelle Untersuchung ............................................................................................ 32 3.3.1.1.1 Gruppeneinteilung und Zeitablauf .................................................................................. 32 3.3.1.1.2 Anästhesie....................................................................................................................... 33 3.3.1.1.3 Implantation .................................................................................................................... 35 3.3.1.1.4 Postoperative Versorgung............................................................................................... 36 3.3.1.1.5 Explantation .................................................................................................................... 36 3.3.1.1.6 Messvorbereitungen........................................................................................................ 36

    3.3.1.2 Klinische Untersuchung ........................................................................................................... 37 3.3.1.2.1 Gruppeneinteilung........................................................................................................... 37 3.3.1.2.2 Messvorbereitungen........................................................................................................ 39

    3.3.2 Geräteeinstellungen...................................................................................................................... 39 3.3.2.1 Tympanometrie ........................................................................................................................ 39 3.3.2.2 Multifrequenztympanometrie ................................................................................................... 41

    3.3.3 Dokumentation............................................................................................................................. 43 3.3.4 Auswertung .................................................................................................................................. 43 3.3.5 Statistik ........................................................................................................................................ 44

  • 4 Ergebnisse..................................................................................................... 45 4.1 Tierexperimentelle Untersuchung ......................................................................... 45

    4.1.1 Vergleich der präoperativen Resonanzfrequenz der implantierten und der nicht implantierten Seite ............................................................................................................................................. 45

    4.1.2 Mittelwerte der Resonanzfrequenz der implantierten Seite ......................................................... 47 4.1.2.1 28 Tage postoperativ ................................................................................................................ 47 4.1.2.2 84 Tage postoperativ ................................................................................................................ 48 4.1.2.3 300 Tage postoperativ .............................................................................................................. 49

    4.1.3 Mittelwerte der Resonanzfrequenz der nicht implantierten Seite ................................................ 50 4.1.3.1 28 Tage postoperativ ................................................................................................................ 51 4.1.3.2 84 Tage postoperativ ................................................................................................................ 52 4.1.3.3 300 Tage postoperativ .............................................................................................................. 53

    4.1.4 Einfluss der Porengröße auf den Resonanzpunkt......................................................................... 54 4.1.5 Fallbeispiele ................................................................................................................................. 55 4.1.6 Makroskopische Befunde............................................................................................................. 57

    4.1.6.1 Makroskopischer Befund 28 Tage postoperativ ....................................................................... 58 4.1.6.2 Makroskopischer Befund 84 Tage postoperativ ....................................................................... 60 4.1.6.3 Makroskopische Befunde 300 Tage postoperativ..................................................................... 62

    4.2 Klinische Untersuchung beim Menschen.............................................................. 64 4.2.1 Klinische Untersuchung am Menschen bei Otosklerose, bzw. eingesetzter Stapes- oder Typ III

    Plastik........................................................................................................................................... 65 4.2.1.1 Gehörgangvolumen .................................................................................................................. 65 4.2.1.2 Komplianz ................................................................................................................................ 66 4.2.1.3 Gipfeldruck............................................................................................................................... 67 4.2.1.4 Gradient .................................................................................................................................... 68 4.2.1.5 Resonanzfrequenz .................................................................................................................... 69 4.2.1.6 Fallbeispiel für den Verlauf des Resonanzpunktes bei Otosklerose und nach erfolgter

    Stapesplastik Operation ............................................................................................................ 70 4.2.1.7 Einzelergebnisse nach Einsetzen einer Typ III Plastik ............................................................. 71 4.2.1.8 Korrelation zwischen der Resonanzfrequenz und der Knochen - Luftleitungdifferenz bzw.

    Hörschwelle.............................................................................................................................. 71 4.2.2 Klinische Untersuchung: Menschen mit teilimplantierbaren Hörsystemen ................................. 71

    4.2.2.1 Vibrant Soundbridge der Firma Symphonix............................................................................. 71 4.2.2.1.1 Gehörgangvolumen......................................................................................................... 71 4.2.2.1.2 Komplianz....................................................................................................................... 73 4.2.2.1.3 Gipfeldruck ..................................................................................................................... 75 4.2.2.1.4 Gradient .......................................................................................................................... 76 4.2.2.1.5 Resonanzfrequenz ........................................................................................................... 79 4.2.2.1.6 Einzelergebnisse ............................................................................................................. 80 4.2.2.1.7 Tonaudiogramm.............................................................................................................. 80

    4.2.2.2 Hörsystem der Firma Otologics................................................................................................ 80 4.2.2.2.1 Gehörgangvolumen......................................................................................................... 80 4.2.2.2.2 Komplianz....................................................................................................................... 82 4.2.2.2.3 Gipfeldruck ..................................................................................................................... 84 4.2.2.2.4 Gradient .......................................................................................................................... 85 4.2.2.2.5 Resonanzfrequenz ........................................................................................................... 87 4.2.2.2.6 Tonaudiogramme ............................................................................................................ 88

    5 Diskussion..................................................................................................... 89 5.1 Diskussion von Material und Methode.................................................................. 89

    5.2 Diskussion der Narkose .......................................................................................... 90

    5.3 Diskussion der Ergebnisse der tierexperimentellen Untersuchung.................... 91 5.3.1 Präoperativer Resonanzpunkt....................................................................................................... 92 5.3.2 Postoperativer Verlauf des Resonanzpunktes .............................................................................. 93 5.3.3 Zusammenhang zwischen makroskopischem Befund und Resonanzfrequenz bei Kaninchen .... 95

  • 5.4 Diskussion der klinischen Untersuchungen .......................................................... 96 5.4.1 Diskussion der Tympanometrie und MFT Ergebnisse beim Menschen bei Otosklerose, nach

    Stapes - und Typ III Plastik Operationen ..................................................................................... 96

    5.5 Diskussion der Tympanometrie und MFT Ergebnisse nach Versorgung mit einem teilimplantierbaren Hörsystem................................................................. 102

    5.6 Abschließende Betrachtung.................................................................................. 104

    6 Zusammenfassung ..................................................................................... 106

    7 Summary .................................................................................................... 109

    8 Literaturverzeichnis .................................................................................. 112

    9 Anhang........................................................................................................ 126

  • Abkürzungen

    Abb. Abbildung

    B Suszeptanz

    Bldg. Bildung

    bzw. beziehungsweise

    °C Grad Celsius

    ca. circa

    cm Zentimeter

    daPa deka Pascal

    dB Dezibel

    dB HL Dezibel Hörschwelle

    dB SPL Dezibel Schalldruckpegel

    EKG Elektrokardiogramm

    et al. und andere

    evtl. eventuell

    Fa. Firma

    FMT Floating Mass Transducer

    G Konduktanz

    g Gramm

    GGK Gehörknöchelchenkette

    GGV Gehörgangvolumen

    h Stunde

    HNO Hals – Nasen - Ohren

    Inc. Incorporated

    impl. implantiert

    IOS Innenohrschwerhörigkeit

    Hz Hertz

    Kap. Kapitel

    KHz Kilohertz

    kg Kilogramm

    KGW Körpergewicht

    Kompl. Komplianz

    lfd. laufend

  • Ω Ohm

    M. Musculus

    MET Middle Ear Transducer

    MFT Multifrequenztympanometrie

    mg Milligramm

    ml Milliliter

    mm Millimeter

    MMM mechanisches Mittelohr Modell

    mmho Millisiemens

    mj Millijoul

    n Stichprobenumfang

    Nr. Nummer

    p Signifikanz

    PORP Partial Ossicular Replacement Prothesis

    post impl. post implantationem

    post op post operationem

    Proc. Processus

    prä op prä operationem

    RF Resonanzfrequenz

    S. Seite

    s. siehe

    s Standardabweichung

    SP Schnittpunkt

    TA Tonaudiogramm

    Tab. Tabelle

    TORP Total Ossicular Replacement Prothesis

    TGA Trommelfellgehörknöchelchenapparat

    Tymp. Tympanometrie

    u. und

    V. Vena

    Y Admittanz

    z.B. zum Beispiel

    z. Zt. zur Zeit

  • Einleitung 1

    1 Einleitung

    Im Bereich des Mittelohres kann es durch rezidivierende Entzündungen, chronisch infizierte

    Epithelproliferationen (Cholesteatome) oder traumatische Einflüsse zu einer Zerstörung der

    Gehörknöchelchenkette kommen. Dieser Defekt kann durch eine Prothese (Tympanoplastik)

    überbrückt werden. Da bei den bisher eingesetzten Materialien Auflösungserscheinungen der

    Prothese und/oder Entzündungszellen im umliegenden Gewebe des Implantates auftraten,

    wird unterschiedliches Ersatzmaterial für die Kettenrekonstruktion getestet. Neben der

    Biokompatibilität spielen aber auch die Schallübertragungseigenschaften der Prothese eine

    wichtige Rolle. In dieser Arbeit sollen deshalb die Schallübertragungseigenschaften des

    Prototyps einer neu entwickelten Prothese aus Titanoxid im Kaninchenohr untersucht werden,

    um sie für eine evtl. klinische Anwendung am Menschen zu testen.

    Die Schallübertragungseigenschaften von Prothesen wurden bisher nur an Felsenbein-,

    mechanischen- sowie mathematischen Modellen untersucht. Bei diesen Modellen konnte nur

    der Einfluss einzelner Parameter wie Form und Masse der Prothese beurteilt werden. In vivo

    spielt neben dem Operationsergebnis auch der Einheilungsprozesses für die

    Schallübertragung eine entscheidende Rolle. Die Schallübertragung soll in dieser Arbeit

    mittels der Multifrequenztympanometrie (MFT) untersucht werden. Mit ihrer Hilfe kann der

    Resonanzpunkt des Ohres bestimmt werden.

    Die vorliegende Arbeit untersucht beim Kaninchen die Veränderungen des

    Resonanzverhaltens nach Implantation einer Titanoxid Prothese. Um den Einfluss des

    Operationsergebnisses und des Heilungsprozesses beurteilen zu können, wird der

    Resonanzpunkt am 28., 84. und 300. Tag nach der Implantation ermittelt. Um einen

    Zusammenhang zwischen dem funktionellen und morphologischen Ergebnis herzustellen,

    wird nach Abschluss der Messung die Position der Prothese in der Paukenhöhle beurteilt. Im

    Verlauf der Arbeit sollen zusätzlich erstmals Referenzwerte der Resonanzfrequenz beim

    Kaninchen bestimmt werden. Außerdem soll geprüft werden, ob sich Kaninchen für weitere

    tierexperimentelle Untersuchungen mit ähnlichen Fragestellungen eignen.

    Im zweiten Teil der Arbeit wird die MFT bei Patienten eingesetzt, die ebenso wie die

    Kaninchen eine Prothese erhalten haben oder bei denen es durch Erkrankungen sowie

    operative Eingriffe zu Veränderungen innerhalb der Gehörknöchelchenkette gekommen ist.

  • Einleitung 2

    Ziel dieses Teils der Arbeit ist es zu untersuchen, ob sich beim Menschen und Kaninchen das

    Resonanzverhalten nach Einsatz einer Prothese in ähnlicher Weise verhält. Weiter soll eine

    Aussage darüber getroffen werden, ob sich die MFT für einen routinemäßigen Einsatz zur

    Erkennung von Schallleitungsschwerhörigkeiten eignet.

  • Literaturübersicht 3

    2 Literaturübersicht

    2.1 Anatomie des Ohres

    Das auditorische System lässt sich anatomisch und funktionell in einen peripheren (äußeres

    Ohr, Mittelohr, Innenohr) und einen zentralen Teil (zentrale Hörbahn und kortikale

    Hörzentren) gliedern. Die Anatomie des Ohres ist bei Mensch und Kaninchen prinzipiell

    gleich. Speziesbedingte Unterschiede werden im Text erläutert.

    Im Verlauf dieses Kapitels werden nur die Anatomie und Physiologie des Mittelohres

    erläutert, da sich die durchgeführten funktionellen Messungen auf diesen Teil des Ohres

    beziehen.

    Abb. 2.1 Anatomie des Ohres (BOENNINGHAUS u. LENARZ 2001)

    Das äußere Ohr besteht aus der Ohrmuschel und dem äußeren Gehörgang. Es wird durch das

    Trommelfell vom Mittelohr abgegrenzt. Die Ohrmuschel erhält durch den Ohrmuschelknorpel

    ihre typische Form. Die Ohrmuschel kann insbesondere beim Kaninchen je nach Rasse

    unterschiedlich groß sein (BROWN 1994). Der äußere Gehörgang besteht aus einem

    knorpeligen und einem knöchernen Anteil. Beide verlaufen beim Kaninchen und beim

    Menschen nahezu gerade. Beim Menschen sind knorpeliger und knöcherner Anteil etwas

    gegeneinander abgeknickt (LIPPERT 1996). Das Trommelfell ist eine dünne Membran, die

  • Literaturübersicht 4

    trichterförmig nach innen eingezogen ist. Das Trommelfell ist ca. 45° zum Gehörgang geneigt

    (s. Abb. 2.1).

    Das Mittelohr liegt in der luftgefüllten Paukenhöhle, die durch das ovale Fenster vom

    Innenohr abgetrennt ist. Im Mittelohr befinden sich die drei Gehörknöchelchen Hammer

    (Malleus), Amboss (Incus), Steigbügel (Stapes) sowie die Muskeln (M. tensor tympani und

    M. stapedius) und Bänder, die der elastischen Aufhängung der Gehörknöchelchenkette

    dienen. Die Gehörknöchelchen bilden mit dem Trommelfell und den beiden Muskeln eine

    Einheit, den Schallleitungsapparat (ZENNER 1994). Wie in Abbildung 2.2 dargestellt, wird

    die Paukenhöhle (Cavum tympani) in Hypotympanum (unterer Teil), Mesotympanum

    (mittlerer Teil) und Epitympanum (oberer Teil) unterteilt. Die Paukenhöhle ist durch die

    Ohrtrompete (Tuba auditiva eustachii), die im Hypotympanum endet, mit dem Rachenraum

    (Pharynx) verbunden. Innerhalb der Ohrtrompete unterscheidet man zwischen einem

    knöchernen und einem knorpeligen Anteil. Die Ohrtrompete ist geschlossen, wird aber durch

    jeden Schluckvorgang geöffnet. Dadurch kommt es zum Druckausgleich zwischen

    Paukenhöhle und ihrer Umgebung.

    Abb. 2.2 Schnitt durch die Paukenhöhle (BOENNINGHAUS u. LENARZ 2001)

    Der Hammer besteht aus Handgriff (Manubrium mallei), Hals (Collum mallei) und Kopf

    (Caput mallei). Über das Manubrium mallei ist er fest mit dem Trommelfell verbunden. An

    der Hinterseite des Caput mallei ist eine Gelenkfläche ausgebildet, die als Teil eines

    Sattelgelenks den Hammer mit dem Amboss verbindet (s. Abb. 2.2 und 2.3). Beim Kaninchen

    fehlt eine gelenkige Verbindung zwischen Hammer und Amboss (MOFTY u. SERAFY

    1967). Das Gelenk ist verknöchert (HÜTTENBRINK 1992).

  • Literaturübersicht 5

    Der Amboss lässt sich in einen Körper (Corpus indicus) und zwei Fortsätze (Crus longum und

    brevis) unterteilen. An der Vorderseite des Corpus liegt die Gelenkfläche, die den Amboss

    mit dem Hammer verbindet. Das Endstück (Proc. lenticularis) des langen Fortsatzes (Crus

    longum) verläuft fast parallel zum Manubrium mallei. Der Proc. lenticularis artikuliert über

    eine konvexe Gelenkfläche mit dem Steigbügel (s. Abb. 2.2 und 2.3). Beim Kaninchen

    verbindet das Linsenbeinchen (Os lenticulare) den langen Fortsatz des Amboss mit dem

    Steigbügel (BARONE et al. 1973).

    Wie in Abb. 2.3 dargestellt, besteht der Steigbügel (Stapes) aus einem Köpfchen (Caput

    stapedis), dem vorderen und hinteren Schenkel (Crus anterior und posterior) sowie der

    Fußplatte (Basis stapedis). Am Caput befindet sich die Gelenkfläche, über die der Stapes mit

    dem Amboss verbunden ist. Mit seiner Fußplatte ist der Steigbügel durch das Lig. anulare

    stapedis in das ovale Fenster eingespannt (SCHIEBLER et al. 1994).

    Abb.2.3 Gehörknöchelchenkette des Menschen; aus: SCHIEBLER et al. (1994)

    Die Bänder im Mittelohr dienen der Aufhängung der Gehörknöchelchen. Sie verbinden den

    Hammer mit dem Dach der Paukenhöhle und der oberen Wand des Gehörgangs sowie den

    Amboss mit der lateralen Wand und dem Dach der Paukenhöhle (SCHIEBLER et al. 1994).

    Neben diesen Bändern beeinflusst der M. tensor tympani und der M. stapedius die Mechanik

    der Gehörknöchelchenkette. Zusätzlich arbeiten sie als Schallschutzsystem. Sie kontrahieren

    sich in Abhängigkeit von der Intensität und Frequenz des Stimulus und regulieren so die

    Schallübertragung durch die Ossikelkette. Der M. tensor tympani setzt am Hammergriff an;

    bei Kontraktion spannt er das Trommelfell; es kommt zur vermehrten Schallreflexion und

    somit zur verminderten Schallübertragung. Die Kontraktion des M. stapedius bewirkt die

    Feststellung des Stapes am ovalen Fenster und führt somit zu einer geringeren

  • Literaturübersicht 6

    Energieübertragung (SCHRÖDER 1989; DAVID 1999). HÜTTENBRINK (1992) vertritt die

    Meinung, dass durch die Kontraktion der Muskeln die Gelenke der Ossikelkette bewegt

    werden und somit für die Zirkulation der Synovialflüssigkeit sorgen und damit die Ernährung

    des hyalinen Knorpels sicherstellen.

    Das Innenohr liegt im Felsenbein. Wie in Abb. 2.1 dargestellt, besteht es aus dem

    Gleichgewichtsorgan (Vestibularorgan), aufgebaut aus drei senkrecht zueinander stehenden

    Bogengängen, und der Hörschnecke (Cochlea).

    Der funktionelle Aufbau des Ohres ist bei Menschen und Kaninchen ähnlich. Deutliche

    Unterschiede ergeben sich jedoch aus der Größe (s. Tab. 2.1). Nach SCHÖNFELDER et al.

    (1990) und SCHÖNFELDER u. ZSCHÄKEL (1985) ist die Fläche des Trommelfells, die

    Basis des Stapes und die Länge des Ambosses beim Menschen fast doppelt so groß wie beim

    Kaninchen. Die Hammerschaftlänge sowie der Flächenquotient aus Trommelfellfläche und

    Basis des Stapes sind dagegen bei Mensch und Tier etwa gleich. Der Hebelquotient aus

    Hammer und Amboss und der gesamte Verstärkungsfaktor sind beim Kaninchen etwa doppelt

    so hoch wie beim Menschen (s. Tab 2.1). Der Hebelquotient berechnet sich aus der

    doppelhebelartigen Anordnung von Hammer und Amboss. Der Verstärkungsfaktor ergibt sich

    aus dem Produkt des Flächenquotienten (Verhältnis von Trommelfellfläche und

    Steigbügelfußplatte) und dem Hebelquotienten.

    Tab. 2.1 Gegenüberstellung der Dimensionen, Flächen- und Hebelverhältnisse sowie

    der Verstärkungsfaktoren bei Mensch und Kaninchen (SCHÖNFELDER et al. 1990)

    Mensch Kaninchen

    Trommelfellfläche [mm2 ] 51,7 ± 6,24 27,1 ± 1,27

    Stapesbasis [mm2] 3,22 ± 0,34 1,57 ± 0,12

    Hammerschaftlänge [mm] 5,32 ± 0,42 4,83 ± 0,31

    Ambosslänge (crus longum) [mm] 4,1 ± 0,29 1,68 ± 0,12

    Flächenquotient 16.39 ± 2,25 16,88

    Hebelquotient von Hammer und

    Amboss 1,3 ± 0,11 2,88

    Verstärkungsfaktor 21,35 ± 3,76 48,61

    Gehörknöchelchenkettengewicht [mg] 56,55 ± 4,5 13,2 ± 2,54

  • Literaturübersicht 7

    2.2 Physiologie und Pathophysiologie des Mittelohres

    2.2.1 Physiologie des Mittelohres

    Durch den äußeren Gehörgang trifft der Schall auf das Trommelfell, das einen Teil der

    Energie reflektiert. Amplitude und Phase der reflektierten Schallwelle sind abhängig von den

    biomechanischen Eigenschaften des Trommelfells und der Gehörknöchelchenkette

    (LEHNHARDT 1965).

    Der Trommelfellgehörknöchelchenapparat (TGA) und das flüssigkeitsgefüllte Innenohr

    stellen für die ankommende Schallwelle einen Widerstand (Impedanz) dar. Der Widerstand

    ist definiert als Verhältnis von Schalldruck zur Schnelle (des Schalls); er ist abhängig von der

    Frequenz (KIESSLING 1982). Die Luft des äußeren Gehörganges hat eine sehr niedrige

    Impedanz, die des flüssigkeitsgefüllten Innenohres ist dagegen sehr hoch. Damit aufgrund der

    Impedanzunterschiede nicht ein Großteil des Schalls am Trommelfell reflektiert wird, muss es

    im Mittelohr zu einer Impedanzanpassung kommen.

    Der Schall wird vom Medium Luft in ein anderes entsprechend dem Verhältnis der

    akustischen Widerstände zueinander weitergeleitet. Der akustische Widerstand eines

    Mediums hängt von seiner Dichte und Elastizität ab. Die Impedanz der Luft beträgt 41,5

    mechanische Ohm (g x cm-2 x sec -1 ); die des Wassers 148 000 mechanische Ohm. Daraus

    resultiert, dass ca. 99% des Schalls reflektiert würde, wenn es nicht im Mittelohr zu einem

    Transformationvorgang (Impedanzanpassung) käme (HELMS 1977).

    Die Impedanzanpassung wird durch eine Druckverstärkung erreicht. Das Mittelohr hat daher

    die Funktion eines Schalldruckverstärkers (PIERAU 2000). Je besser die Impedanzanpassung,

    desto geringer der Anteil des reflektierten Schalls. Die Schalldrucktransformation erfolgt

    durch:

    - Hebelwirkung des Trommelfells auf den Hammergriff

    - Hebelwirkung des Hammer - Ambossgelenkes

    - Flächenverhältnis von Trommelfell und Steigbügelfußplatte

  • Literaturübersicht 8

    • Hebelwirkung des Trommelfells auf den Hammergriff

    Die Hebelwirkung entsteht, weil das Trommelfell nach dem "Prinzip der gekrümmten

    Membranen" (HELMHOLTZ 1868) arbeitet. Dies bedeutet, eine gleichmäßige auf eine

    gekrümmte Membran (Trommelfell) einwirkende Kraft hat an den Aufhängepunkten der

    Membran ihr Wirkungsmaximum. Aufgehängt ist das Trommelfell am Anulus fibrosus, der

    nicht nachgeben kann, sowie am Hammergriff, an dem die Kraft gegen Auslenkung

    eingetauscht wird (LEHNHARDT 1965).

    • Hebelwirkung des Hammer - Ambossgelenkes

    Die Druckerhöhung wird durch die unterschiedliche Länge der Hebelarme von Hammer und

    Amboss erreicht (KLINKE 2000). Beim Menschen kommt es zu einer Verstärkung um das

    1,3 - fache und beim Kaninchen um das 2,8 - fache (SCHÖNFELDER et al. 1990).

    • Flächenverhältnis von Trommelfell und Steigbügelfußplatte

    Durch die unterschiedlich großen Flächen von Trommelfell und Steigbügelfußplatte verstärkt

    sich der Druck um das 16,4 (Mensch) bzw. 16,9-fache beim Kaninchen. Wie in Tab. 2.1

    dargestellt, ergibt sich aus der Hebelwirkung zwischen Trommelfell und Hammergriff,

    Hammer - und Ambossgelenk sowie dem unterschiedlichen Flächenverhältnis von

    Trommelfell und Steigbügelfußplatte ein Gesamtverstärkungsfaktor des Mittelohres von 21,4

    beim Menschen und 48,6 beim Kaninchen (LEHNHARDT 1965 und LETENS 1988).

    Das Mittelohr ist ein schwingendes System, dessen Eigenschaften von den Parametern Masse,

    Federkraft und Reibung bestimmt sind. Insbesondere beeinflussen diese drei Größen auch die

    akustische Impedanz des Systems (KIESSLING 1982). Die Masse des Ohres wird durch die

    Masse des Trommelfells, der Gehörknöchelchen sowie der Perilymphe der Kochlea bestimmt.

    Die Steifheit (Federkraft) ist bedingt durch die Spannung des Trommelfells und des

    Luftpolsters der Paukenhöhle. Bänder, Muskeln, Gelenke und die Charakteristika der

    Wellenbewegung des Innenohres beeinflussen die Reibung des Systems (s. Abb. 2.5).

    Da drei Größen (Steifheit, Masse und Reibung) die Impedanz verändern (s. Abb. 2.4), wird

    sie nicht als eindimensionale Größe, sondern als Vektor dargestellt (KIESSLING 1982).

    • Negative Reaktanz (Federkraft)

    • Positive Reaktanz (Masse) und

    • Resistanz (Reibung)

  • Literaturübersicht 9

    Abb. 2.4 A Das Mittelohr als schwingungsfähiges System, bestehend aus Federkräften,

    Massen und Reibung;

    B Vektorielle Zusammensetzung der Impedanz Z aus Resistanz und Reaktanz

    (KIESSLING 1982)

    Die Impedanz ist nicht für alle Frequenzen gleich, sondern abhängig von der Frequenz der auf

    das Trommelfell treffenden Schallwelle. KIESSLING (1982) und LEHNHARDT u. LASZIG

    (2001) zeigen, dass bei niedrigen Schallfrequenzen der Einfluss von Reibung und Masse zu

    vernachlässigen ist. In diesem Frequenzbereich wird das System nur durch die Federkraft

    beeinflusst. Mit steigender Frequenz nimmt der Einfluss der Masse auf das schwingende

    System zu.

    Jedes schwingende System hat eine Eigenfrequenz. Hierunter versteht man die Frequenz, in

    der ein System nach Verlagerung aus der Ruhelage schwingt. Die Erregungsfrequenz ist die

    Frequenz, mit der eine Kraft auf einen Körper von außen einwirkt. Ist die Erregungsfrequenz

    einer periodisch von außen einwirkenden Kraft gleich der Eigenfrequenz eines

    schwingungsfähigen Körpers (dazu gehört das Mittelohr), bezeichnet man diese Frequenz als

    Resonanzfrequenz (www.forum-stimme.de ). Die Resonanzfrequenz wird beeinflusst von den

    Schwingungseigenschaften des Systems. Diese hängen im Wesentlichen von seinen

    Dämpfungseigenschaften ab (LEHNHARDT u. LASZIG 2001). Die

    Dämpfungseigenschaften wiederum werden durch die im System wirksame Reibung und

    Masse beeinflusst. Aufgrund dieses Zusammenhanges zwischen Impedanz und Resonanz des

  • Literaturübersicht 10

    Systems kann mittels der Impedanzmessung die Resonanzfrequenz des Ohres untersucht

    werden. Die Resonanzfrequenz des menschlichen Ohres liegt zwischen 600 Hz und 1340 Hz

    (COLLETTI 1977) bzw. 800 Hz und 1000 Hz (SHANKS 1984). Für das Kaninchen konnten

    keine Angaben in der Literatur gefunden werden.

    Im Bereich der Resonanzfrequenz haben Masse, Steifheit und Reibung den geringsten

    Einfluss. Unterhalb der Resonanzfrequenz wird das System überwiegend von der Steifheit

    beeinflusst, oberhalb der Resonanzfrequenz von der Masse. Bei zunehmender Steifheit

    verschiebt sich die Resonanzfrequenz in einen höheren Bereich. Eine vermehrte Masse lässt

    die Resonanzfrequenz dagegen sinken (LEHNHARDT 1965). Abhängig vom Verhältnis von

    Masse zur Elastizität des Trommelfells, kommt es zu Phasenverschiebungen zwischen der

    zugeführten und reflektierten Schallwelle. Ist die Reibung dominierend, kommt es zu einem

    Phasenvorsprung der reflektierten Welle. Überwiegt dagegen die Masse, wird eine

    Phasenverzögerung beobachtet (LEHNHARDT 1965).

    Abb. 2.5 Schematische Darstellung der Impedanz und an ihr beteiligten Komponenten;

    modifiziert nach LEHNHARDT (1965)

    2.2.2 Pathophysiologie des Mittelohres

    Veränderungen im äußeren Gehörgang, am Trommelfell oder an den Gehörknöchelchen

    können die Ursache für Störungen der Schallleitung sein.

    • Versteifung des Mittelohres

    Durch eine knöcherne Fixierung der Stapesfußplatte (Otosklerose) kommt es zu einer

    Versteifung des Mittelohres. Dadurch verschiebt sich der Resonanzpunkt in einen höheren

  • Literaturübersicht 11

    Bereich (theoretisch bis zu 30000 Hz). Auf die hohen Frequenzen spricht das Ohr unverändert

    gut an. In den tiefen und mittleren Frequenzen kommt es zu Hörverlusten (LEHNHARDT u.

    LASZIG 2001). Auch eine Verknöcherung der Bandaufhängung von Hammer und Amboss

    sowie Unterdruck in der Paukehöhle bedingen eine Versteifung des Mittelohres.

    • Dämpfung des Mittelohres

    Das Ohr wird durch eine Zunahme der Masse und Reibung gedämpft. Zusätzliche Masse

    entsteht durch Sekret oder Schleim, der in Kontakt mit dem Trommelfell oder den

    Gehörknöchelchen steht. Der Reibungswiderstand ist vermehrt, wenn das System infolge

    eines Mittelohrergusses in schleimig visköser Flüssigkeit statt in Luft schwingen muss. Bei

    beiden pathologischen Veränderungen verschiebt sich der Resonanzpunkt in einen tieferen

    Frequenzbereich.

    Die durch eine Dämpfung und Versteifung verursachte Schwerhörigkeit ist

    frequenzunabhängig, da sich die Wirkung beider pathologischen Veränderungen gegenseitig

    aufheben. Dies ist z. B. der Fall bei fortschreitender Otosklerose oder bei entzündlicher

    Zerstörung von Trommelfell und Gehörknöchelchen (LEHNHARDT u. LASZIG 2001).

    • Defekte im Bereich des Trommelfells

    Bei Perforationen des Trommelfells entsteht an den defekten Rändern eine vermehrte

    Reibung. Zusätzlich bedingt die Fixation des defekten Trommelfells eine Versteifung des

    Systems. Bei grossen Defekte des Trommelfells dagegen ist die Steifheit des TGA

    herabgesetzt und dadurch der Resonanzpunkt erniedrigt. Der Hörverlust ist meist

    frequenzunabhängig, da sich mehrere Parameter überlagern und/oder aufheben

    (LEHNHARDT u. LASZIG 2001).

    2.3 Impedanzaudiometrie

    Mit der Impedanzaudiometrie wird die Funktionalität des Mittelohres untersucht, und zwar

    wird die Reaktion des Mittelohres auf einen akustischen Reiz festgestellt (BÖHME u.

    WELZL-MÜLLER 1998). Tympanometrie, Tubenfunktionsprüfung (Überprüfung der

    Funktionalität der Tuba auditiva eustachii) und die Reflexprüfung (Überprüfung der

    Kontraktionsfähigkeit der Mittelohrmuskeln) sind Bestandteile der Impedanzaudiometrie.

  • Literaturübersicht 12

    2.3.1 Tympanometrie

    Die Tympanometrie, die zuerst von TERKILDSEN u. THOMSEN (1959) eingesetzt wurde,

    erfasst die Mittelohrimpedanz (bzw. -admittanz) in Abhängigkeit vom Druck im äußeren

    Gehörgang. Die Admittanz ist der Kehrwert der Impedanz. Sie beschreibt die akustische

    Durchlässigkeit des Mittelohrs. Die Admittanz ist, wie die Impedanz, eine vektorielle Größe,

    die durch die Konduktanz (Reibung) und Suszeptanz (Masse und Steifheit) beschrieben wird

    (KIESSLING 1982).

    Der äußere Gehörgang wird mittels einer Sonde, die mit drei Schlauchleitungen verbunden

    ist, luftdicht verschlossen. Das Trommelfell wird mit einem Sondenton beschallt und der

    reflektierte Anteil über die zweite Schlauchleitung einem Mikrofon zugeführt. Über die dritte

    Schlauchleitung wird mit Hilfe einer Pumpe ein Über - und Unterdruck im äußeren

    Gehörgang aufgebaut. Die Änderungen der Trommelfellbeweglichkeit bedingen eine

    Veränderung des vom Mikrofon gemessenen Sondentonpegels. Aus dem Sondenton wird die

    Komplianz (Steifigkeitsanteil der Suszeptanz) berechnet. Gewöhnlich wird ein

    Schalldruckpegel von 85 dB SPL (Sound Pressure Level) verwendet. Der verwendete

    Sondenton liegt üblicherweise bei einer Frequenz von 226 Hz, da bei höheren Frequenzen

    Tympanogramme häufig eine von der Norm abweichende Form aufweisen (ALBERTI u.

    JERGER 1974). Im äußeren Gehörgang sollte zuerst Überdruck und dann Unterdruck im

    Gehörgang aufgebaut werden, da vor allem bei höheren Frequenzen bei einem Wechsel von

    negativem zu positivem Druck häufiger Tympanogramme mit komplexeren Formen auftreten

    (BEATTI u. LEAMY 1975; MARGOLIS et al. 1978; MARGOLIS u. SMITH 1977;

    SHANKS u. WILSON 1986; WILSON et al. 1984).

    Bei Über- bzw. Unterdruck im äußeren Gehörgang versteift sich das Trommelfell, so dass der

    größte Teil des ankommenden Schalls reflektiert wird. Die Komplianz des Trommelfells ist in

    diesem Falle minimal. Ändert sich der Druck in den Bereich des atmosphärischen Drucks,

    steigen die Beweglichkeit des Trommelfells und damit auch die Komplianz an. Herrschen im

    äußeren Gehörgang und im Mittelohr gleicher Druck, ist die Komplianz maximal.

    Physiologischerweise liegt das Maximum der Komplianz zwischen + 50 und -100 daPa (deka

    Pascal). Die Höhe der Komplianz ist ein Maß für die Beweglichkeit des TGA. Sie wird

    ausgedrückt in Milliliter (ml). Der Druck, bei dem die Komplianz maximal ist (Gipfeldruck),

    ist ein Maß für den im Mittelohr herrschenden Druck (KIESSLING 1982, BÖHME u.

    WELZL - MÜLLER 1998, LEHNHARDT u. LASZIG 2001).

  • Literaturübersicht 13

    Bei der Tympanometrie werden

    - der Druck, bei dem die Komplianz ein Maximum (Gipfeldruck) hat,

    - die Amplitude und

    - die Form des Tympanogramms

    untersucht.

    Der Gipfeldruck gibt gewisse Informationen über den Druck, der im Mittelohr herrscht. Die

    Komplianz kann ihr Maximum bei Atmosphärendruck, bei Über- und bei Unterdruck haben.

    Das Maximum kann aber auch vollständig fehlen.

    Ein Funktionsstörung der Ohrtrompete, Otitis media und Adhäsivprozesse gehen mit einem

    Komplianzmaximum im Unterdruckbereich einher. Ein Überdruck wird in seltenen Fällen im

    Frühstadium einer Otitis media beobachtet. Bei einem Erguss im Mittelohr oder bei

    Perforation des Trommelfells ist kein Gipfeldruck festzustellen.

    Die Höhe der Amplitude steht im direkten Zusammenhang mit der Beweglichkeit des TGA.

    Je beweglicher der TGA, desto höher die Amplitude. Die Komplianz liegt bei gesunden

    Ohren zwischen 0,5 und 1,7 ml (KOEBEL u. MARGOLIS 1986). Sie ist abnorm erhöht bei

    Unterbrechung der Kette. Zu einer Verringerung der Amplitude können knöcherne oder

    bindegewebige Fixierungen der Gehörknöchelchen, Cholesteatome und Tumore führen. Der

    Verschluss der Ohrtrompete, akute Otitis media und Otosklerose bedingen keine

    Veränderungen der Amplitude.

    Unterschiede zwischen verschiedenen Tympanogrammen hinsichtlich der Form betreffen die

    Steilheit der Kurve oder den Gesamtverlauf. Die Steilheit wird mittels des Gradienten

    dargestellt (s. Abb. 2.6). Er beschreibt quantitativ die Form des Tympanogramms im Bereich

    des Gipfeldrucks. Berechnet wird der Gradient, indem die Breite des Tympanogramms in

    daPa bei 50% der Amplitude gemessen wird. Je geringer die Amplitude, desto flacher das

    Tympanogramm und desto größer der Gradient.

  • Literaturübersicht 14

    Abb.2.6 Tympanogramm Gradient

    Eine eindeutige Zuordnung von pathologisch veränderten Tympanogrammen und

    pathologischen Befunden im Bereich des TGA und der Pauke ist nicht möglich. So bewirken

    sowohl Unterdruck in der Pauke als auch schlaff in die Paukenhöhle gezogene Narben bei

    normalem Paukendruck eine Verschiebung des Maximums zum Unterdruck. Eine Abflachung

    der Kurve kann bedingt sein durch die Zunahme der Dicke des Trommelfells oder einer

    Verringerung der schwingenden Trommelfellfläche (SHANKS u. SKELTON 1991). Auch bei

    abnormer Beweglichkeit des Trommelfells kann ein normales Tympanogramm auftreten.

    Daher schließt ein normales Tympanogramm (Typ A; Abb. 2.7) keine pathologischen

    Veränderungen im Bereich des TGA aus (BÖHME u. WELZL - MÜLLER 1998).

    Die meist verbreitete Einteilung verschiedener Tympanogramme (Typ A, Ad, B und C)

    beschreibt JERGER (1970). Diese Einteilung bezieht sich nur auf Tympanogramme, die bei

    226 Hz aufgezeichnet werden (s. Abb. 2.7).

  • Literaturübersicht 15

    Abb. 2.7 Einteilung von Tympanogrammen in 4 Typen; modifiziert nach JERGER (1970)

  • Literaturübersicht 16

    2.3.2 Multifrequenztympanometrie (MFT)

    Die Multifrequenztympanometrie ist eine Erweiterung der Tympanometrie. Der Unterschied

    gegenüber der Tympanometrie liegt darin, dass die Impedanz nicht nur bei einer Frequenz

    (226 Hz) gemessen wird, sondern stufenweise in einem Frequenzbereich von 250 Hz bis 2000

    Hz. Wie in Kap. 2.2 beschrieben, können mit einer Sondentonfrequenz von 226 Hz nur

    Veränderungen des Trommelfells und der Ohrtrompete beurteilt werden. Bei einer Frequenz

    von 226 Hz ist das Ohr vor allem steifheitskontrolliert. Die Messung in einem

    Frequenzbereich von 250 Hz bis 2000 Hz erlaubt es hingegen, auch pathologische

    Veränderungen der Gehörknöchelchenkette zu untersuchen, die mit einer Veränderung der

    massebedingten Komponenten des Mittelohres einhergehen.

    COLLETTI (1975, 1976, 1977) hat als erster den Zusammenhang zwischen der Form des

    Tympanogramms und der Sondentonfrequenz untersucht. Er beschreibt drei charakteristische

    Tympanogrammformen, die mit steigender Sondentonfrequenz auftreten (s. Abb. 2.8).

    Abb. 2.8 Tympanogrammformen eines gesunden Ohres bei verschiedenen Frequenzen

    LILLY (1984) modifiziert nach COLLETTI (1975)

  • Literaturübersicht 17

    Bei niedrigen Frequenzen hat das Tympanogramm die Form eines umgekehrten "V". Ein

    solches Tympanogramm ist in Abb. 2.8, Tympanogramme d) und e) dargestellt. Im

    Frequenzbereich zwischen 700 und 1400 Hz (in Abb. 2.8 mit RF bezeichnet) befindet sich das

    gesunde Ohr im Resonanzbereich. Die Tympanogramme haben eine Einkerbung und zwei

    Maxima (s. Abb. 2.8. Tympanogramme b) und c)). COLLETTI (1975) bezeichnet diese

    Tympanogramme als "W". Im Frequenzbereich oberhalb 1400 Hz nimmt das Tympanogramm

    im Bereich von 0 daPa die "V" Form an (Tympanogramm a) in Abb. 2.8). Diese drei

    Tympanogrammformen treten auch bei pathologischen Veränderungen der

    Gehörknöchelchenkette auf, aber in veränderten Frequenzbereichen. So zeigt COLLETTI

    (1975), dass bei Otosklerose die "W" Form in einem höheren, bei Unterbrechung der

    Gehörknöchelchenkette in einem niedrigeren Frequenzbereich auftritt.

    VANHUYSE et al. (1975) und LUTMANN (1984) zeigen dass die Suszeptanz mit steigender

    Frequenz von einem positiven Wert gegen null strebt. Aus Berechnungen von LUTMAN

    (1984) geht hervor, dass im Bereich der Resonanzfrequenz der Anteil der Masse und Steifheit

    der Suszeptanz gleich groß ist. Unterhalb der Resonanzfrequenz ist das Ohr

    steifheitskontrolliert; oberhalb der Resonanzfrequenz massekontrolliert (NISHIHARA et al.

    1993).

    Bei der Bestimmung der Resonanzfrequenz muss beachtet werden, dass sich der Wert der

    Admittanz bzw. Impedanz, die durch das Gerät gemessen wird, aus der Summe der Impedanz

    des Mittelohres (Ymo) und der des Gehörgangs (Yg) zusammensetzt. Da nur die Admittanz

    des Mittelohres von Bedeutung ist, muss die Differenz von Ymo und Yg gebildet werden.

    Dazu wird die Admittanz bei einem sehr hohen Über- oder Unterdruck im äußeren Gehörgang

    gemessen. Hierbei ist das Trommelfell maximal versteift und die Admittanz des Mittelohres

    wird auf ein Minimum reduziert.

    In allen modernen Impedanzmessgeräten befindet sich Resonanzfrequenz bei der Frequenz,

    bei der die Suszeptanz beim Gipfeldruck gleich der Suszeptanz bei Über- oder Unterdruck im

    äußeren Gehörgang ist. Bei dieser Frequenz ist die Suszeptanz des Mittelohres gleich null.

    Das ist das Kriterium für die Resonanzfrequenz.

    Bei einigen Impedanzmessgeräten, wie z.B. dem GRASON STADLER GSI 33 VERSION 2,

    werden die Suszeptanzwerte zuerst bei positivem Druck und dann beim Gipfeldruck

  • Literaturübersicht 18

    stufenweise in einem Frequenzbereich von 250 Hz bis 2000 Hz ermittelt. Anschließend wird

    die Differenz der Suszeptanzwerte (∆B) bei den einzelnen Frequenzen bestimmt und die

    Frequenz ermittelt, bei der ∆B den Nullwert erreicht (s. Abb. 2.9). Diese Methode wird von

    FEREKIDIS et al. (1999), HANKS u. MORTENSEN (1997), RUSSOLO et al. (1991) und

    VALVIK et al. (1994) verwendet.

    -2

    -1,5

    -1

    -0,5

    0

    0,5

    1

    250 750 1250 1750

    [Hz]

    Del

    ta B

    (mm

    ho)

    Abb.2.9 Multifrequenztympanogramm (Suszeptanz als Funktion der Frequenz)

    x- Achse: Frequenzbereich; y- Achse: ∆ B; B = Suszeptanz

    Bei anderen Impedanzgeräten (z.B. VIRTUAL 310) wird die Suszeptanz als Funktion des

    Druckes bei verschiedenen Frequenzen aufgezeichnet (s. Abb. 2.10). Das Ohr befindet sich in

    Resonanz, wenn der tiefste Punkt der Kurve auf gleicher Ebene mit dem Beginn oder Ende

    der Kurve liegt, da bei dieser Frequenz der Anteil der Steifheit und der Masse gleich groß ist

    (∆B =0). Dies ist in Abb. 2.8 (Tympanogramm b) und 2.10 dargestellt.

    Abb. 2.10 Tympanogramm als Funktion des Druckes dargestellt

    In der Literatur gibt es unterschiedliche Auffassungen darüber, ob der tiefste Punkt der Kurve

    mit dem Beginn, dem Ende oder mit dem Beginn und dem Ende der Kurve verglichen werden

    soll. MARGOLIS u. GOYCOOLEA (1993) vergleichen die drei verschiedene Methoden und

    kommen zu dem Ergebnis, dass, wenn der tiefste Punkt mit dem Beginn der Kurve (+400

  • Literaturübersicht 19

    daPa) verglichen wird, die Resonanzfrequenz niedriger ist, als wenn man den Punkt mit dem

    Ende der Kurve (-400 daPa) oder sowohl mit dem Anfang als auch mit dem Ende vergleicht.

    Sie schlagen vor, je nach Erkrankung eine unterschiedliche Methode anzuwenden. Zum

    gleichen Ergebnis kommen SHANAZ u. POLKA (1997) sowie SHANKS et al. (1993).

    2.3.3 Äußere Einflüsse und Fehlerquellen

    Für die Untersuchung muss der Gehörgang luftdicht verschlossen sein, da sonst ein Aufbau

    von Unter- bzw. Überdruck im äußeren Gehörgang nicht möglich ist. Tritt Luft in den

    Gehörgang ein, wird der Messvorgang durch das Gerät automatisch abgebrochen. Weiter ist

    darauf zu achten, dass der Gehörgang frei von Cerumen ist und der Sondenton senkrecht auf

    das Trommelfell trifft. Trifft der Schall die Gehörgangswand, entsteht ein sehr flaches

    Tympanogramm.

    Bei Tieren müssen Tympanometrie und MFT unter Sedation oder Narkose durchgeführt

    werden, da der Druckaufbau im Ohr unangenehm ist (aber nicht schädlich). KITZMANN et

    al. (1982) und COLE et al. (2000) untersuchen den Einfluss verschiedener Pharmaka auf die

    Tympanometrie. Acepromazin, Ketamin und Xylacin führen nicht zu Veränderungen.

    Inhalationsnarkotika ergeben dagegen höhere Komplianzwerte (COLE et al. 2000). Einflüsse

    von Inhalationsnarkotika auf die Multifrequenztympanometrie sind in der zugänglichen

    Literatur noch nicht beschrieben worden. MARGOLIS et al. (1978, 1995, 1998) verwenden

    Injektionsnarkotika.

    Um eine exakte Messung durchführen zu können, muss das Gerät kalibriert sein. Da die

    Impedanz eines definierten abgeschlossenen Luftvolumens bekannt ist, kann das Gerät mit

    Hilfe von Boxen, die mit verschiedenen definierten Luftvolumina ausgestattet sind, kalibriert

    werden (LILLY u. SHANKS 1981). Das Pneumatiksystem des Gerätes lässt sich mittels eines

    externen Manometers überprüfen.

  • Literaturübersicht 20

    2.3.4 Anwendungsgebiete der Tympanometrie und Multifrequenztympanometrie

    Die Tympanometrie ist als diagnostisches Hilfsmittel der Audiometrie ein etabliertes

    Verfahren (LIDEN et al. 1977, GERULL et al.1979). Im Vordergrund stehen Untersuchungen

    zur Diagnose von Otitis media (LIDEN et al. 1970, ALBERTI u. JERGER 1974, FIELLAU-

    NIKOLAJSEN 1983, KONTRAGIANNI et al. 1999, VLACHOU et al 1999), Otosklerose

    (FELDMAN 1976, LIDEN et al. 1970, IVEY 1979, ALBERTI u. JERGER 1974) und

    Kettenluxationen (LIDEN 1974, ALBERTI u. JERGER 1974, FELDMAN 1976,

    MARGOLIS et al. 1994). Die Autoren betonen die gute Aussagekraft der Tympanometrie als

    diagnostische Hilfsmittel, weisen aber darauf hin, dass die Wahl des Sondentons entscheidend

    ist (LIDEN 1974, ALBERTI u. JERGER 1974, COLETTI 1975). THOMA et al. (1988)

    untersuchen, ob mit Hilfe der Tympanometrie postoperative Aussagen über

    Schallleitungsstörungen gemacht werden können.

    Die MFT ist zuerst von COLETTI (1975, 1976, 1977) eingesetzt worden, nachdem aus

    Untersuchungen hervorging, dass sich pathologische Veränderungen der

    Gehörknöchelchenkette besser diagnostizieren lassen, wenn die Messungen in einem größeren

    Frequenzbereich durchgeführt werden. Mittels MFT werden Untersuchungen zur Diagnose

    von Otosklerose (COLETTI 1977, VALVIK et al. 1994, SHANAZ u. POLKA 1997,

    RUSSOLO et al. 1991; WADA et al 1989), Kettenluxationen sowie Cholesteatomen

    (benigner Plattenephitel Tumor im Bereich des Mittelohres) vorgenommen (COLETTI 1997).

    Im Bereich der Tiermedizin untersuchen MARGOLIS et al. (1978, 1995, 1998, 2000) an

    Chinchillas und Katzen künstlich herbeigeführte Mittelohrpathologien (Mittelohrerguss und

    Kettenluxation). JERGER et al. (1978) führen Impedanzmessungen zur Klärung von

    Mittelohroperationen bei Eichhörnchen durch.

    2.4 Tonaudiometrie

    Die Tonaudiometrie dient der Überprüfung des Tongehörs, insbesondere der Hörschwelle, mit

    elektroakustischen Mitteln. Üblicherweise wird ein Frequenzbereich von 125 Hz bis 8 kHz

    untersucht. Es werden die Luftleitung (Prüfschall wird über einen Kopfhörer angeboten) und

    die Knochenleitung untersucht. Der Knochenleitungshörer, ein schwingender Vibrator, wird

    am Mastoid aufgesetzt. Er versetzt den Schädelknochen und die Weichteile in Schwingung,

  • Literaturübersicht 21

    wodurch es zur Schallübertragung in das Innenohr kommt. Als Bezugswert wird bei jeder

    Frequenz die Hörschwelle der Normalhörenden herangezogen. Der Hörverlust wird mit dB

    HL (dB = Dezibel; HL = Hearing Level) bezeichnet. Das Dezibel ist das logarithmische

    Verhältnis zwischen dem Bezugsschalldruck (0 dB) und dem Prüfschalldruck. Bei einer

    Schallleitungsschwerhörigkeit besteht eine Differenz zwischen der Hörschwellenkurve der

    Knochenleitung und der für Luftleitung; der Hörverlust bei der Luftleitung ist immer größer

    als bei der Knochenleitung.

    2.5 Therapie von Schallleitungsschwerhörigkeiten

    Schallleitungsschwerhörigkeiten können durch eine Perforation des Trommelfells oder eine

    Veränderungen innerhalb der Gehörknöchelchenkette (Luxation, Fixation oder Destruktion

    durch Entzündungen) verursacht sein. Das Grundprinzip der gehörverbessernden Operation

    ist eine Wiederherstellung der mechanischen Schallübertragung zwischen Trommelfell und

    Innenohr (JAHNKE 1992). Je nach Situation muss die Distanz zwischen Trommelfell und

    Steigbügel oder Trommelfell und Fußplatte überbrückt werden. Dafür stehen Implantate in

    verschiedenen Größen und Formen sowie aus unterschiedlichem Material zur Verfügung. Das

    Prinzip der Tympanoplastik Operation beruht auf der Wiederherstellung des Hörvermögens

    nach Beseitigung evtl. vorliegender Entzündungen. Die Pauke soll vollständig belüftet und

    das Trommelfell verschlossen sein sowie eine funktionsfähige Gehörknöchelchenkette

    hergestellt werden (WULLSTEIN 1953, ZÖLLNER 1957). Bei Beachtung dieser

    Grundprinzipien kann die Mittelohrfunktion in zwei Drittel der Fälle wiederhergestellt

    werden (HEUMANN u. ZENNER 1993). Je nach Zustand der Paukenhöhle und der

    Gehörknöchelchenkette werden unterschiedliche Tympanoplastiken eingesetzt. WULLSTEIN

    (1986) teilte sie in vier Typen ein (Typ I bis IV):

    • Typ I (Trommelfellplastik)

    Eine Tympanoplastik Typ I wird bei defektem Trommelfell und erhaltener

    schwingungsfähigen Gehörknöchelchenkette eingesetzt. Der Trommelfelldefekt wird durch

    autologes Gewebe verschlossen.

  • Literaturübersicht 22

    • Typ II (Ossikuloplastik)

    Typ II wird bei unterbrochener Gehörknöchelchenkette angewendet. Die eventuell fehlenden

    Teile der Kette werden ersetzt oder reponiert.

    • Typ III

    Eine Tympanoplastik Typ III wird durchgeführt, wenn die Gehörknöchelchenkette defekt ist.

    Durch Einsetzen eines autogenes Ambossteiles, eines Keramikstempels oder einer Gold- bzw.

    Titanprothese zwischen Trommelfell und erhaltenem Steigbügel wird der Schall über die

    Prothese direkt vom Trommelfell zum Innenohr übertragen. Die Technik der Operation ist

    abhängig von den noch erhaltenen Kettenanteilen. Ist der Steigbügel noch intakt, wird ein

    Implantat mit einer Vertiefung auf das Steigbügelköpfchen gesetzt (PORP = Partial Ossicular

    Replacement Prothesis). Wenn nur noch die Fußplatte des Steigbügels vorhanden ist, wird auf

    diese eine stabförmige Kolumella (benannt nach den Ossikeln der Vögel) gesetzt (TORP =

    Total Ossicular Replacement Prothesis) (s. Abb. 2.11).

    Abb. 2.11 Tympanoplastiken Typ III als

    a) PORP zwischen Trommelfellebene und Steigbügelkopf; b) TORP zwischen Trommelfellebene und Steigbügelfußplatte (Kolumellaeffekt);

    BOENNINHGAUS u. LENARZ (2001)

    • Typ IV

    Hier ist keine Schallübertragung über die Gehörknöchelchen mehr möglich. Der Schall trifft

    direkt auf das ovale Fenster. Das runde Fenster wird gegen den Schall geschützt, damit der

    Schall nicht gleichzeitig auf das ovale und das runde Fenster trifft.

  • Literaturübersicht 23

    • Stapesplastik

    Eine Stapesplastik wird eingesetzt, wenn es durch eine nicht entzündliche Veränderung im

    Bereich des Knochens zu einer Fixierung des Steigbügels gekommen ist. Der

    Steigbügeloberbau wird mit einem Teil der Fußplatte entfernt und durch die Prothese

    (Platindraht) ersetzt (s. Abb. 2.12).

    Abb. 2.12 Stapesplastik; BOENNINGHAUS u. LENARZ (2001)

    2.6 Eignung unterschiedlichen Materials zur Kettenrekonstruktion

    Die zur Defektübertragung eingesetzte Prothese hat die mechanische Aufgabe, die vom

    Trommelfell aufgefangene Schallwelle zum Steigbügel zu transportieren (JAHNKE 1992).

    Grundsätzlich ist jedes Material hierfür geeignet. Bei der Auswahl ist aber zu bedenken, dass

    biologisches Material Abbau- und Unverträglichkeitsvorgängen unterworfen sein kann,

    obwohl das Mittelohr immunologisch ein privilegierter Ort ist (HÜTTENBRINK 1994). Im

    Tierversuch wird verschiedenes Material getestet und gegebenenfalls als geeignet eingestuft.

    Bei chronisch entzündeten Mittelohren zeigt sich beim klinischen Einsatz aber immer wieder,

    dass ein Großteil der Materialen abgebaut und/oder abgestoßen wird (HÜTTENBRINK

    1997).

    Zur Rekonstruktion sind körpereigene Gehörknöchelchen am besten geeignet, stehen aber

    meistens nicht zur Verfügung, da sie durch Grunderkrankungen zerstört sind (FRESE u.

    HOPPE 1996). Vom Einsatz allogener Gehörknöchelchen wurde schnell Abstand genommen,

  • Literaturübersicht 24

    da eine Übertragung von Infektionserkrankungen nicht auszuschließen ist (HELMS 1995,

    GEYER 1992, HÜTTENBRINK 1994). In der Folgezeit wurde versucht, alloplastisches

    Material einzusetzen. Hier kommen vor allem Polymere, Glasionomerzemente, Metalle und

    Keramiken zum Einsatz (SCHWAGER 1998). Beim Einsatz von Prothesen aus Polymeren ist

    kritisch zu betrachten, dass Entzündungs- und Riesenzellen nachgewiesen wurden

    (TEICHGRÄBER et al. 1983). Bei Verwendung von Prothesen aus Glasionomerzement

    konnten zwar positive Ergebnisse erzielt werden, aber die in Langzeitversuchen beobachteten

    Auflösungsvorgänge sprechen gegen die Verwendung dieser Stoffe (GEYER 1999). Für

    Metallprothesen wird vorwiegend gehämmertes Feingold genutzt. Dagegen spricht allerdings

    der Nachweis von Riesenzellen (SCHWAGER 2000).

    • Titanoxidkeramik als Implantationsmaterial

    Keramische Implantate werden hauptsächlich in der Hüftendprothetik und in der

    Dentalchirurgie verwendet. Sie sind durch eine hohe Festigkeit und inertes Verhalten in

    physiologischer Umgebung gekennzeichnet. Die poröse Oberfläche der Keramik führt zu

    einer verbesserten Nährstoffversorgung der eingeschlossenen Zellen. Die

    Oberflächenbeschaffenheit der Keramik wirkt sich auch auf die Bindegewebsreaktionen

    positiv aus. Im Tiermodell ergeben sich keinerlei Hinweise auf fibröse Einkapselungen.

    Tierversuche weisen vielmehr auf ein reizloses Einwachsen und das Fehlen von

    Entzündungszellen hin (WINTERMANTEL et al.1999).

    Titanoxid ist in wässrigen Lösungen das stabilste Material. Bei Lösungsversuchen in

    simulierten Körperflüssigkeiten konnte auch nach längerer Zeit keine Löslichkeit

    nachgewiesen werden. Diese chemische Stabilität bestimmt auch die Biokompatibilität

    metallischer Titanimplantate. Untersuchungen ergaben, dass die Anwendung von

    Titanoxidkeramik auch im Bereich des Mittelohres möglich ist. Die Rigidität dieses Materials

    unterstützt die schallübertragende Funktion des Implantates. Die biokompatiblen

    Eigenschaften unterstützen den Kontakt mit dem Knochen und mit den bindegewebigen

    Strukturen des Trommelfells (WINTERMANTEL et al. 1999).

    Titan ist in der Zahnheilkunde seit Jahren ein bewährtes Implantationsmaterial. Es wird auch

    in der HNO-Heilkunde als transkutane Halterung für Knochenleitungshörgeräte genutzt

    (GEYER 1999). Da eine unkritische Übertragung dieser Ergebnisse auf das Mittelohr wegen

    der besonderen Situation der Paukenhöhle problematisch ist, führt SCHWAGER (1998)

  • Literaturübersicht 25

    tierexperimentelle Untersuchungen zur Epithelisierung von Titanprothesen im Mittelohr des

    Kaninchens durch. Die positive Eigenschaft dieses Materials führt nach seinen

    Untersuchungen dazu, dass bereits nach 28 Tagen die eingebrachten Prothesen vollständig

    bewachsen sind. Weder am trommelfellnahen Rand noch am stapesnahen Prothesenrand

    fanden sich Hinweise auf Fremdkörperreaktionen. Die zarte Umhüllung mit Bindegewebe

    und Mukosa sowie fehlende zelluläre Fremdkörperreaktionen gelten als weitere Hinweise für

    die Biostabilität und Biokompatibilität von Titan (SCHWAGER 1998).

    2.7 Schwingungsverhalten der rekonstruierten Gehörknöchelchenkette

    Bei Auswahl geeigneter Prothesen spielen neben der Biokompatibilität des Materials auch die

    funktionellen Eigenschaften der Prothese eine große Rolle. Ziel der Rekonstruktion ist neben

    der Verbesserung des Hörvermögens die Erhaltung der physiologischen Mittelohrmechanik.

    Um zu untersuchen, wieweit die funktionellen Eigenschaften - neben dem Operationsverlauf -

    das postoperative Hörvermögen beeinflussen, entwickeln MEISTER et al. (1997) ein

    mechanisches Mittelohrmodell (MMM). Mit ihm überprüfen sie unter definierten

    Bedingungen verschiedene Prothesenformen und verschiedenes Prothesenmaterial

    hinsichtlich ihrer Übertragungseigenschaften. Das Modell ist so aufgebaut, dass die

    Trommelfell- und Innenohrimpedanz nachgebildet wird. Die entsprechenden Massen und

    Nachgiebigkeiten sind modelliert. Am Eingang des MMM wird ein Schalldruck mittels eines

    Lautsprechers erzeugt. Am Ausgang wird die Auslenkung der Stapesfußplatte mit Hilfe einer

    optischen Sonde gemessen. Die Übertragungsfunktion wird aus dem Quotienten von

    Eingangs- und Ausgangsimpedanz berechnet (MEISTER et al. 1997). Zunächst untersuchen

    sie die Effekte unterschiedlich fester Einspannung und damit höherer Steifigkeit des

    Gesamtsystems. Bei vergrößerter Steifigkeit verschiebt sich die Resonanzfrequenz in einen

    höheren Bereich. Bei Erhöhung der Masse sinkt die Resonanzfrequenz. Wird die Prothese

    verkantet eingespannt, treten mehrdimensionale Kippbewegungen auf, die zusätzliche

    Nebenresonanzen erzeugen. MEISTER et al. (1998) untersuchen Prothesen aus

    unterschiedlichem Material (Titan und Plastipore) und unterschiedlichen Massen (4-25 mg).

    Sie zeigen, dass für die Schallübertragung nicht das Material der Prothese, sondern deren

    physikalische Parameter wie Masse und Nachgiebigkeit eine bedeutende Rolle spielen.

  • Literaturübersicht 26

    HÜTTENBRINK u. HUDDE (1994) messen mittels eines Hydrophons den Schalldruck im

    Innenohr. Sie bestimmen die Übertragungsfunktion des rekonstruierten Mittelohrs durch den

    Vergleich des Schalldrucks im Innenohr mit dem am Trommelfell herrschenden Schalldruck.

    Sie führen an Felsenbeinpräparaten verschiedene Manipulationen im Bereich der

    Gehörknöchelchenkette durch. So wird die Kette durchtrennt und anschließend die

    Kettenspannung verändert. Fehlende Gehörknöchelchen werden durch unterschiedliche

    Prothesen ersetzt. Der Zug an den Mittelohrmuskeln wird durch Massenbelastung erhöht und

    Trommelfelldefekte mit verschiedenem Material unterfüttert. Sie können zeigen, dass eine

    Kettenunterbrechung zu einer Senkung des Resonanzpunktes führt, eine erhöhte Steifigkeit

    der Gehörknöchelchenkette dagegen zu einer Verschiebung der Resonanzfrequenz in einen

    höheren Bereich und dass nur eine gerade Verbindung zwischen Trommelfell und Steigbügel

    eine effektive Schallübertragung gewährleistet. Die akustische Übertragung wird beeinflusst

    von der Lage, Spannung, Verbindung, Steifheit und Masse der verschiedenen Elemente der

    Gehörknöchelchenkette (HÄUSLER 1999).

    2.8 Implantierbare Hörsysteme

    Zur symptomatischen Behandlung der Innenohrschwerhörigkeit (IOS) bieten implantierbare

    Hörsysteme eine Alternative zu akustischen Hörgeräten. Hörsysteme sind für Patienten

    geeignet, die an einer mittel - bis hochgradigen IOS leiden. Diese Patienten finden in dieser

    Arbeit Berücksichtigung, da es bei der Implantation des Transducers zu einer Veränderung

    der Mechanik im Mittelohr kommt und diese untersucht werden soll. In Hannover stehen den

    Patienten das Vibrant Soundbridge System (Fa. Symphonix Device, San Jose, Kalifornien,

    USA) und der Middle Ear Transducer (Fa. Otologics, Boulder, Colorado, USA) zur

    Verfügung.

    Vibrant Soundbridge-System

    Die Vibrant Soundbridge ist ein teilimplantierbares Hörsystem, bestehend aus einem äußeren

    und einem inneren Teil (s. Abb. 2.13). Der äußere Teil ist der Audioprozessor, der unter dem

    Haar getragen werden kann. Er besteht aus einem Mikrofon zur Aufnahme des Schallsignals,

    einem Chip zur Signalverarbeitung, einer Sendespule und einem Magneten. Der implantierte

    Teil dieses Systems setzt sich zusammen aus dem internen Empfänger, dem Gegenmagneten

    (der den Audioprozessor hält) und dem Floating Mass Transducer (FMT). Der FMT hat ein

  • Literaturübersicht 27

    Gewicht von ca. 25 mg. Das Signal des Audioprozessors wird transkutan zum internen

    Empfänger übertragen, der das Signal über eine Golddrahtverbindung zum FMT weiter gibt.

    Der FMT wird mit Hilfe eines aus Titan gefertigten Koppelelements am Amboss fixiert

    (Einpunktfixierung). Auf diese Weise wird eine akustisch feste Kopplung zur intakten

    Gehörknöchelchenkette hergestellt (LENARZ et al. 1998).

    Abb. 2.13 Vibrant Soundbridge (LENARZ et al. 1998)

    Middle Ear Transducer (MET)

    Bei dem MET handelt es sich ebenfalls um ein teilimplantierbares Hörsystem, bestehend aus

    einer implantierten Komponente sowie einem extern getragenen Audioprozessor. In ihm

    befindet sich neben dem Mikrofon ein Prozessor zur Signalverarbeitung. Das aufgenommene

    Signal wird über eine Sendespule an den MET weitergeleitet. Die Gehörknöchelchenkette

    wird über eine Stößelstange, die auf der einen Seite mit dem MET verbunden und auf der

    anderen Seite mit ihrer Spitze in einem gelaserten Loch im Amboss befestigt ist

    (Zweipunktfixierung), angeregt (KASIC und FREDERICKSON 2001). Der Middle Ear

    Transducer ist in Abb. 2.14 dargestellt.

    Abb. 2.14 Middle Ear Transducer (KASIC und FREDERICKSON 2001)

  • Material und Methode 28

    3 Material und Methode

    Die vorliegende Arbeit ist Teil eines interdisziplinären Projektes zur Entwicklung einer

    Gehörknöchelchenprothese als Prototyp für eine klinische Anwendung. Im Rahmen dieses

    Projektes sollen funktionelle Messungen im Bereich des Mittelohres mittels

    Multifrequenztympanometrie im Tierversuch und bei Patienten durchgeführt werden.

    Das Tierversuchsvorhaben Nr. 509c-42502-97/990 ist gemäß § 8 des Tierschutzgesetzes vom

    25.05.1998 durch die Bezirksregierung Hannover genehmigt worden.

    3.1 Zeitraum und Ort der Untersuchungen

    Die tierexperimentellen Untersuchungen fanden im Zentralen Tierlabor der Medizinischen

    Hochschule Hannover im Zeitraum vom 28.06.2001 - 14.06.2002 statt. Die klinische

    Datenerhebung wurde in der Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde

    durchgeführt.

    3.2 Material

    3.2.1 Geräte und Implantate

    3.2.1.1 Tympanometer

    Die Tympanometrie und Multifrequenztympanometrie wurden mit dem Impedanzmessgerät

    GSI 33, Version 2 der Firma GRASON STADLER, INC, Littleton, USA durchgeführt.

    Das Gerät besteht aus einer Bedienerkonsole, einem Display und einem integrierten

    Mikroprozessor (s. Abb. 3.1). Die angeschlossene Sondenbox (s. Abb. 3.2) enthält einen

    Lautsprecher, der den Sondenton liefert, mit dem der äußere Gehörgang beschallt wird, ferner

    ein Mikrofon, das den Schalldruck des reflektierten Sondentons misst, und ein

    Pneumatiksystem, mit dem der Druckbereich automatisch oder manuell vom positiven zum

    negativen Druck oder umgekehrt durchfahren werden kann. Zusätzlich wurde eine

    handelsübliche Computertastatur angeschlossen, über die Patientendaten eingegeben wurden.

  • Material und Methode 29

    Abb. 3.1 Tympanometer GSI 33 Version 2 der Firma GRASON STADLER, USA

    Abb. 3.2 Sondenbox mit drei angeschlossenen Schlauchleitungen und Sondenspitze, auf die

    die Ohrstopfen aufgesetzt werden

  • Material und Methode 30

    3.2.1.2 Ohrstopfen

    Es wurden Ohrstöpsel der Firma GRASON-STADLER, INC verwendet (s. Abb. 3.3). Sie

    bestehen aus Silikon, haben pilzförmige Kappen und stehen in verschiedenen Größen zur

    Verfügung (4, 6, 10, 13, 15, 18, 23 mm).

    Abb. 3.3 Ohrstopfen der Fa. GRASON-STADLER

    3.2.1.3 OP - Mikroskop

    Für die Implantation wurde ein OPMITwinER Lasermikroskop der Firma ZEISS

    verwendet. Das Gerät besteht aus einem Fuß, einem Trag- und einem Schwenkarm. An das

    Mikroskop adaptiert ist ein Laser (Typenbezeichnung: Er:YAG; Fa. ZEISS), dessen Impulse

    über einen Fußschalter gesteuert werden. Die Impulsstärke wird über einen Bedienerkonsole

    eingestellt.

    3.2.1.4 Implantate

    Die Implantate wurden als Prototypen speziell zur Verwendung im Kaninchenohr am Institut

    für Biokompatible Elemente der Eidgenössischen Hochschule Zürich, Schweiz, von der

    Arbeitsgruppe um Prof. Dr. WINTERMANTEL hergestellt. Sie bestanden aus dem

    neuartigen Material Titanoxidkeramik. Die Geometrie wurde nach Angaben von

    SCHWAGER (1998) und STEINHOFF (1973) festgelegt. Die Prothese hatte einen runden

    Kopf (Durchmesser: 1,52 - 1,56 mm; Dicke: 0,45 - 0,52 mm), einen Schaft mit einer Länge

    von etwa 3,70 mm und einen Durchmesser von 0,60 - 0,64 mm (s. Abb. 3.4). Das Gewicht der

    Prothese betrug ca. 0,101g.

  • Material und Methode 31

    Es gab Implantate in zwei unterschiedlichen Porengrößen. Die makroporösen Prothesen

    hatten einen Porengrößendurchmesser zwischen 10 und 50 µm. Bei den mikroporösen

    Implantaten betrug der Porengrößendurchmesser zwischen 2 und 5 µm.

    Abb. 3.4 Prothese aus Titanoxidkeramik zur Ossikelrekonstruktion

    3.2.2 Versuchstiere

    Als Versuchstiere wurden Kaninchen gewählt, da ein mikrochirurgischer Eingriff anatomisch

    gut möglich ist und standardisierte Zugänge für operative Eingriffe im Mittelohr bestehen

    (GEYER 1990, STEINBACH 1973). Für die Studie wurden 42 weibliche „New Zealand

    White“ Kaninchen der Firma Charles River (Crl: NZW) verwendet. Die Tiere hatten zu

    Beginn der Untersuchungen ein Körpergewicht zwischen 3,2 kg und 4,4 kg und waren ca. 6

    Monate alt.

    Die Tiere waren im Zentralen Tierlabor der Medizinischen Hochschule Hannover

    untergebracht, wo sie in einem klimatisierten Tierraum in Einzelkäfigen gehalten wurden. Die

    Käfige hatten eine Größe von ca. 50 cm x 60 x 45 cm; der Käfigboden bestand aus einer

    perforierten Metallplatte. Die Käfige waren in zwei Batterien mit jeweils 4 bzw. 5 Käfigen

    pro Ebene untergebracht. Die Käfige hatten eine Nippeltränke, über die den Tieren Wasser ad

    libitum zur Verfügung stand. Die Kaninchen erhielten täglich 100g eines pelletierten

    Alleinfutters (Fa. SNIFF) und ca.150g autoklaviertes Heu. Die Temperatur im Tierraum

    betrug etwa 20 ± 2 °C, die Luftfeuchtigkeit lag bei 55 ± 5 %. Das Lichtprogramm steuerte die

    Hell-Dunkelphasen im 12h Rhythmus. Etwa zweimal wöchentlich erhielten die Tiere in

    einem Raum von ca. 3 x 5 m paarweise Auslauf.

  • Material und Methode 32

    3.2.3 Patienten

    Die klinische Studie wurde in der Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde

    durchgeführt. Bei den untersuchten Patienten wurden eine Tympanometrie und eine

    Multifrequenztympanometrie Messung durchgeführt.

    Für die klinische Studie wurden Patienten ausgewählt, bei denen:

    I. in Analogie zum Tierversuch eine prothetische Versorgung durchgeführt wurde

    II. eine Stapesplastikoperation vorgenommen wurde

    III. es durch Einbringen eines Aktors (Teil eines implantierbaren Hörgerätes) zu Veränderungen innerhalb der Gehörknöchelchenkette kam

    3.3 Methode

    3.3.1 Versuchsplan

    3.3.1.1 Tierexperimentelle Untersuchung

    3.3.1.1.1 Gruppeneinteilung und Zeitablauf

    Insgesamt wurden 42 NZW Kaninchen untersucht. Nach dem Zufallsprinzip wurden drei

    Gruppen zu je 14 Tieren gebildet. Jede Gruppe wurde ebenfalls nach dem Zufallsprinzip in

    zwei gleich große Untergruppen geteilt. Bei der Untergruppe A wurden makroporöse

    Prothesen und in der Untergruppe B mikroporöse Prothesen implantiert.

    Präoperativ verstarben 4 Tiere. Bei den Tieren trat zu Beginn der Narkoseeinleitung eine

    vermutlich vagal bedingte Herzinsuffizienz auf. Bei einem Tier (Nr. 20) kam es nach

    Entfernung der nativen Gehörknöchelchen zu einer Verschlechterung des

    Allgemeinzustandes, woraufhin die Operation vorzeitig beendet wurde und keine

    Implantation stattfand. Bei einem zweiten Tier (Nr. 26) wurde der Eingriff nach der

    Eröffnung des Mittelohres abgebrochen, da sich der Allgemeinzustand ebenfalls

    verschlechterte. Somit wurden insgesamt 36 Kaninchen implantiert.

  • Material und Methode 33

    Präoperativ wurde bei allen Tieren eine Multifrequenztympanometrie durchgeführt. Diese

    Untersuchungen fanden unmittelbar vor der Implantation der Prothese statt. Postoperativ ist

    jedes Tier nach 28 Tagen gemessen worden Die Tiere der zweiten Gruppe wurden zusätzlich

    nach 84 und die der dritten Gruppe zusätzlich nach 300 Tage gemessen. Nach der jeweils

    letzten Messung wurden die Kaninchen euthanasiert. (s. Tab. 3.1).

    Tab. 3.1 Gruppeneinteilung der Kaninchen

    Gruppen

    Nummer

    Präoperativ 28 Tage post

    OP

    84 Tage post

    OP

    300 Tage post

    OP

    I A und I B X X

    II A und II B X X X

    III A und III B X X X X A = mikroporös

    B = makroporös

    Aus messtechnischen Gründen und aufgrund nicht verheilter Gehörgänge konnte nicht bei

    allen Tieren zum jeweiligen Messtermin der Resonanzpunkt ermittelt werden. Tab. 3.2 gibt

    einen Überblick über die Anzahl der tatsächlich gemessenen Kaninchen.

    Tab. 3.2 Überblick über die durchgeführten Messungen auf der implantierten Seite

    präoperativ 28 Tage post OP 84 Tage post OP 300 Tage post OP

    Schnittpunkt

    Methode* 27 (36) 12 (33) 7 (22) 4 (11)

    "V" Methode*

    29 (36) 23 (33) 18 (22) 10 (11)

    *Die beiden verschiedenen Methoden werden in Kap. 3.3.2.2 erklärt.

    3.3.1.1.2 Anästhesie

    Die Operation und alle Messungen wurden in Inhalationsnarkose durchgeführt. Vor der

    Narkose wurde jedes Tier auf seinen Allgemeinzustand hin untersucht, um Narkoserisiken

    auszuschließen. Nur bei Tieren, die keine abweichenden Befunde von der physiologischen

    Norm aufwiesen, wurden Implantate eingesetzt. Zur genauen Dosierung der Medikamente

  • Material und Methode 34

    wurde das Körpergewicht ermittelt. Bei der ersten Narkose hatten die Tiere ein mittleres

    Körpergewicht von 3,5 ± 1,35 kg (n= 36). Im weiteren Versuchsablauf nahm das mittlere

    Körpergewicht zu. Es lag vor der zweiten Narkose bei 3,75 ± 1,60 kg (n= 33), vor der dritten

    bei 3,8 ± 1,22 kg (n= 22) und bei der letzen Narkose betrug es 4,5 ± 1,78 kg (n= 11).

    Als Prämedikation wurden 25 mg/kg KGW Ketamin (Ketanest; Fa ALBRECHT) und 5 mg

    /kg KGW Midazolamhydrochlorid (Midazolam; Fa. CURAMED) intramuskulär als

    Mischspritze verabreicht. Zur Einleitung der Anästhesie erfolgte die Applikation des

    Kurzzeitnarkotikums Propofol - Lipuro 1 % ( Wirkstoff: Propofol; Fa. BRAUN) in einer

    Dosierung von 1 mg /kg KGW über einen Verweilkatheter (0,9 mm x 25 mm; Fa. BRAUN)

    in die V. auricularis des linken Ohres. Anschließend wurden dem Tier als Anticholinergikum

    5 mg Glykopyrrolat (Robinul; Fa. RIEMSER) intramuskulär und als Analgetikum 5 mg

    Buprenorphinhydrochlorid (Temgesic; Fa. ESSEX) subcutan verabreicht. Um einem

    Austrocknen der Augen während der Narkose vorzubeugen, wurde in beide Lidsäcke

    Bepanthen Augen- und Nasensalbe (Fa. ROCHE) eingebracht. Danach wurde die Haare im

    Bereich des rechten und linken Ohres, der Stirn, des Nackens und der seitlichen Kopfpartien

    mit einer Kleintierschermaschine geschoren. Über den venösen Zugang erhielt das Tier

    Propofol bis zur Intubationstiefe, so dass die Tiere mit einem Spiraltubus (Durchmesser 2,5

    mm; Fa. MALLINCKRODT, Inc) intubiert werden konnten. Der Spiraltubus war vorher mit

    Xylocainspray (Fa. ASTRA) besprüht worden. Die Intubation erfolgte blind unter

    akustischer Kontrolle in Bauchlage. Der Tubus wurde mit einem Stoffband fixiert.

    Die Narkose wurde mit einem halboffenem Narkosegerät (Fa. DRÄGER) durchgeführt und

    durchschnittlich mit einem Isofluran (Forene; Fa. ABBOT) Sauerstoffgemisch (1,5%/1,5l/

    min) aufrechterhalten. Zur Überwachung des Herz-Kreislaufsystems waren die Tiere an ein

    EKG Gerät angeschlossen. In regelmäßigen Abständen wurden Atmung, Temperatur und Puls

    überprüft; die Daten wurden alle 15 min. in einem Narkoseprotokoll festgehalten.

    Mit Hilfe einer Wärmematte und einer Wärmelampe wurde die Körperinnentemperatur der

    Tiere bei 39,0°C +/- 0,6°C konstant gehalten. Während der Messung erhielten die Tiere zur

    Stabilisierung des Kreislaufs über den Verweilkatheter Stereofundin - HEG - 5 Lösung (10

    ml/kg/Std.; Fa. BRAUN). Die Narkosedauer betrug bei der ersten Messung (mit Implantation)

    6 bis 9,4 Std., bei den postoperativen Messungen zwischen 3 und 5,2 Std.

  • Material und Methode 35

    3.3.1.1.3 Implantation

    Die Implantation erfolgte in Anlehnung an die Arbeiten von STEINBACH (1973) und

    SCHWAGER (1998). Sie wurde durchgeführt von Dr. M. Stieve (Klinik und Poliklinik für

    Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde der Medizinischen Hochschule Hannover)

    Zunächst wurde das Operationsfeld geschoren und anschließend mit Braunol (Fa.

    ALBRECHT) desinfiziert. Die retroaurikuläre Eröffnung erfolgte durch einen etwa 4 cm

    langen Hautschnitt. Die Muskulatur wurde scharf durchtrennt und mit Hilfe eines

    Wundspreizers aus dem Operationsfeld ferngehalten. Es wurde ein 8 x 8 mm großes Knorpel-

    Perichondrium Transplantat gewonnen und in steriler Kochsalzlösung bis zur Verwendung

    gelagert. Der knorpelige Gehörgang wurde ca. 1 cm distal der Knorpel - Knochen Grenze

    quer eröffnet. Von dieser Inzision ausgehend erfolgte die weitere Eröffnung nach kranial und

    lateral. Das Trommelfell war jetzt vollständig einsehbar. Nach Bildung eines

    tympanomeatalen Lappens wurde die Pauke an der hinteren Gehörgangswand mit einem

    scharfen Löffel eröffnet. Es folgte die Darstellung des Hammer - Ambossgelenkes, dessen

    bindegewebige Verbindung mit dem Laser (Fa. ZEISS; Er: YAG) durchtrennt wurde. Hierfür

    wurden als Applikationsparameter eine Einzelimpulsenergie von 30 mJ und ca. 20

    Einzelimpulse verwendet. Anschließend wurde der Hammerkopf vom Hammergriff mittels

    Laser bei einer Einzelimpulsenergie von 50 mJ und ca. 30 Einzelimpulsen abgetrennt. Die

    Stapessuprastruktur wurde, bis auf rudimentäre Schenkelreste, mit einer Einzelimpulsenergie

    von 50 mJ und ca. 20 Einzelimpulsen abgetragen. Die Sehne des Musculus tensor tympani

    blieb erhalten. Entsprechend den individuellen anatomischen Gegebenheiten wurde die

    Prothese so angepasst, dass sie fest saß, aber nicht unter Druck stand. Um dies zu erreichen,

    musste in den meisten Fällen der Schaft der Prothese, die als TORP (Total Ossicular

    Replacement Prosthesis) eingesetzt wurden, gekürzt werden. Die Prothese wurde so

    eingesetzt, dass ihr Schaft in direktem Kontakt zur Stapesfußplatte und der Kopf in

    Verbindung mit dem Trommelfell standen.

    Das Trommelfell sowie der tympanomeatale Lappen wurden anschließend zurückverlagert. In

    fünf Fällen war wegen einer Trommelfellperforation eine Unterfütterung mit Tragus-

    Perichondrium notwendig. Um die Bildung von Granulationsgewebe zu verhindern, wurde

    am Übergang zum knorpeligen Gehörgang Silikonfolie eingelegt. Abschließend erfolgte die

    Einlage einer Gelitta Tamponade, die mit dem Antibiotikum Doxycyclin (Wirkstoff:

    Tetrazyklin; Fa. RATIOPHARM) benetzt war. Der Gehörgang und die Muskulatur wurden

  • Material und Methode 36

    mit Vicryl Nahtmaterial (4/0 1,5 metric; Fa. ETHICON) readaptiert und vernäht. Die

    Hautnaht erfolgte mit Mersilene (2/0 3,0 metric; Fa. ETHICON). Die Tamponade wurde bei

    der ersten postoperativen Messung entfernt.

    3.3.1.1.4 Postoperative Versorgung

    Täglich fand eine Wundkontrolle statt. Über eine Dauer von 10 Tagen wurde das

    Antibiotikum Baytril (Fa. BAYER) in einer Dosierung von 10 mg /kg oral verabreicht. 10

    Tage nach der Operation wurden die Hautfäden gezogen und die Wundränder mit einer

    Zinksalbe (Mitosyl; Fa. CHASSOTT) versorgt. Bei keinem der Tiere kam es zu

    Wundkomplikationen.

    3.3.1.1.5 Explantation

    Nach Abschluss der Messungen wurde das Mittelohr mit 2,5%-iger Karnovsky-

    Glutardialdehyd Lösung perfundiert. Im direkten Anschluss daran erfolgte die Euthanasie des

    Tieres mit 3 ml Pentobarbital (Eutha 77, Fa. PITMANN-MOORE). Der Kopf wurde

    abgetrennt und das Fell vom Schädel entfernt. Mittels einer Säge (Fa. PROXON) wurde der

    Kopf in der Medianen durchtrennt und die Schädelhälften kaudal der Orbita quer gesägt.

    Anschließend wurde das Felsenbein präpariert und die Bulla tympanica im 45° Winkel zur

    Trommelfellebene eröffnet.

    3.3.1.1.6 Messvorbereitungen

    Die Messungen fanden im Zentralen Tierlabor der Medizinischen Hochschule Hannover statt.

    Die Tiere wurden in Brust-Bauchlage auf einem Tisch gelagert und der Kopf mittels Tüchern

    fixiert.

    Nach trockener Ohrreinigung unter Mikroskopsicht und Entfernung möglicher

    Verunreinigungen wie z.B. Cerumen mittels eines Stieltupfers, erfolgte die Positionierung des

    Ohrstöpsels. Während der gesamten Messung wurde das Ohr durch den Untersucher so

    gehalten, dass durch das Mikroskop das Trommelfell sichtbar war. In dieser Position wurde

  • Material und Methode 37

    der Ohrstöpsel in den äußeren Gehörgang eingeführt und soweit vorgeschoben, dass der

    Gehörgang luftdicht verschlossen war.

    Abb. 3.5 Verschluss des äußeren Gehörganges des Kaninchens mittels Ohrstöpsel

    3.3.1.2 Klinische Untersuchung

    3.3.1.2.1 Gruppeneinteilung

    Im Rahmen der klinischen Untersuchung wurden 130 Patienten untersucht. Die Patienten

    wurden in vier Gruppen eingeteilt (s. Tab. 3.3).

    Zur ersten Gruppe gehörten Patienten mit einer Typ III Plastik. In der zweiten Gruppe

    befanden sich die Patienten, die eine Stapesplastik erhalten hatten. Die dritte Gruppe umfasste

    Patienten, bei denen Otosklerose diagnostiziert worden war. Bei Patienten der vierten Gruppe

    war ein Hörsystem der Firma Symphonix (Vibrant Soundbridge) oder Otologics (MET)

    implantiert worden. Die fünfte Gruppe bildete die Kontrollgruppe, bestehend aus

    normalhörenden Probanden.

  • Material und Methode 38

    Tab.3.3 Patientengruppen der klinischen Studie

    Gruppennummer Patientengruppe Patientenanzahl I Tympanoplastik Typ III 21

    II Stapesplastik 19

    III Otosklerose 20

    IV a Implantiertes Hörsystem Symphonix (Vibrant

    Soundbridge)

    15

    IVb Implantiertes Hörsystem Otologics (MET)

    19

    V Kontrollgruppe 36

    Der Eingriff lag bei Personen der ersten Gruppe zwischen 3 und 50 Monaten und bei

    Personen der zweiten Gruppe zwischen 4 und 65 Monaten zurück. Es erfolgte keine weitere

    Unterteilung der ersten und zweiten Gruppe bezüglich des Zeitraumes nach dem Eingriff, da

    die Gruppen für die Auswertung sonst zu klein gewesen wären. Bei allen Patienten wurden

    ein Tympanogramm und ein Multifrequenztympanogramm aufgezeichnet. Außerdem wurden

    die Tonaudiogramme zum Zeitpunkt der Messung ausgewertet.

    Da die Patienten, die ein Hörsystem der Firma Symphonix trugen, bei Beginn dieser Arbeit

    schon implantiert waren, wurden die in der Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde

    vor der Implantation [prä Impl.S] sowie 2 [2 post Impl.S] und 12 Monate [12 post Impl.S]

    postoperativ erstellten Daten ausgewertet. Zu einem späteren Zeitpunkt [>12 post Impl.S] (im

    Mittel 34,5 Monate nach dem Eingriff) wurde ein zusätzliches Multifrequenztympanogramm

    erstellt.

    Bei Patienten mit einem implantierbaren Hörsystem der Firma Otologics wurden präoperativ

    [prä Impl.O] sowie 2 [2 post Impl.O], 6 [6 post Impl.O] und 12 Monate [12 post Impl.O]

    postoperativ eine Tympanometrie- und ein Multifrequenztympanometrie - Messung

    durchgeführt. Da einige dieser Patienten auch schon implantiert waren, liegen nicht für alle

    die Daten der präoperativen Multifrequenztympanometrie vor. Die Tonaudiogramme wurden

    von Mitarbeiterinnen der Poliklinik erstellt. Tab. 3.4 und 3.5 geben eine Übersicht über die

    einzelnen Messtermine und die jeweils durchgeführten Untersuchungen.

  • Material und Methode 39

    Tab. 3.4 Übersicht über die durchgeführten Messungen (Hörsystem Symphonix)

    [prä Impl.S] [2 post Impl.S] [12 post Impl.S] [>12 post Impl.S]

    Durchgeführte

    Messungen

    Tymp1

    TA1 Tymp1

    TA1

    Tymp1

    TA1

    Tymp u. MFT

    TA1

    Patientenzahl 12 11 12 13

    Tymp = Tympanometrie; TA = Tonaudiogramm; 1 von Mitarbeitern der HNO Poliklinik der

    Medizinischen Hochschu