Gesucht: Eine Formel für besseres Hören

Ein mathematisches Modell soll helfen, Hörhilfen von bislang unerreichter Qualität zu schaffen. Die VolkswagenStiftung fördert die Exploration dieser Forschungsidee in ihrer Initiative "Experiment!"

Colorierte Zeichnung des Ohres
Wo ist das Ohr erkrankt und wie stark ist die Abweichung? Ein mathematisches Modell errechnet die Eigenschaften des Mittelohrs (Grafik: Oleksandra Samokhina)

"Unser Hörsinn ist von allen fünf Sinnen der differenzierteste." - Seit seiner Promotion über die Biomechanik des Hörens ist Michael Lauxmann, Professor an der Fakultät Technik der Hochschule Reutlingen, ein großer Bewunderer der Schöpfung und der Einzigartigkeit unseres Hörorgans. Es leistet manch Enormes. So gleicht es mit dem kleinsten Gelenk im menschlichen Körper große statische Druckschwankungen aus, wie sie etwa beim Tauchen oder beim Aufzugfahren entstehen. 

Das Ohr leistet geräuschlos Schwerstarbeit

Es ist in der Lage, Schall vom leisesten Flüstern bis zum zehn Millionen Mal lauteren Presslufthammer zu verarbeiten. Und das Verblüffendste: Wir merken nichts davon! Nichts tut weh, wenn das Ohr diese Schwerstarbeit verrichtet. Meistens jedenfalls. Denn nicht jeder Mensch ist mit einem perfekten Gehör gesegnet. Manche leiden seit ihrer Geburt unter Einschränkungen, bei anderen nagt der Altersverschleiß am Hörvermögen. 

Es könnte bessere Hörhilfen geben

Millionen Europäer hören nicht gut, den meisten hilft ein Hörgerät. Doch das neigt zum Pfeifen, der Klang ist dumpf, weil hohe Frequenzen auf dem Weg von dem kleinen Lautsprecher durch den Gehörgang zum Trommelfell gedämpft werden. Das möchte Lauxmann mit seiner Forschung ändern. Eine Hörhilfe wirkt nur optimal, wenn sie auf den Träger abgestimmt ist. Doch genau das ist der Haken. 

Lauxmann mit Ohrmodell
Michael Lauxmann mit einem Modell des menschlichen Ohres (Foto: Hochschule Reutlingen)

Messungen liefern nur ungenaue Daten

Subjektive audiometrische Verfahren sind auf die aktive Mitarbeit des Patienten und dessen Rückmeldung angewiesen. Objektive Messdaten liefern Verfahren wie die Impedanzmessung, eine Art Echotest im Mittelohr. Doch die individuellen Werte werden immer mit Mittelwerten "normaler" Personen verglichen, was die Aussagekraft über die Eigenschaften eines speziellen Ohrs bei der Übertragung des Schalldrucks durch das Mittelohr ins Innenohr stark einschränkt. 

Wo ist das Ohr erkrankt, wie stark ist die Abweichung?

Lauxmann löst dieses Dilemma mit einem mathematischen Modell, das alle geometrischen und mechanischen Eigenschaften eines normalen Ohrs enthält und die dazu passenden Daten audiometrischer Tests ableitet. Führt ein Arzt eine Impedanzmessung aus, speist er die Messwerte in das Modell, das nun die Eigenschaften des Mittelohrs errechnet, das zu diesen Daten passt. Wo ist das Ohr erkrankt und wie stark ist die Abweichung? 

Ein Modell für mehrere Anwendungen

Solche Fragen beantwortet das Modell, und damit liefert es eine viel bessere Basis für ein individuell angepasstes Hörgerät. Aber auch für die Diagnose des Hörvermögens von Neugeborenen. Sogar bei der Diagnose von Hirntumoren könnte die Methode helfen. Denn das Innenohr ist mit der Gehirnflüssigkeit verbunden und die Schallübertragung im Mittelohr könnte einen Hinweis auf den Gehirndruck geben, was wiederum Aussagen über das Wachstum eines Tumors erlaubt.

Eine riskante Forschungsidee – genau richtig für "Experiment"

Die VolkswagenStiftung fördert das Projekt "Personalized, Model-Based, Functional Acoustic Hearing Diagnostic" von Michael Lauxmann und dem Projektpartner Dr. Ernst Dalhoff von der Universitäts-HNO-Klinik Tübingen in der Förderinitiative "Experiment! – Auf der Suche nach gewagten Forschungsideen". Das Angebot richtet sich an Forscherinnen und Forscher aus den Natur-, Ingenieur-, und Lebenswissenschaften, die eine radikal neue und riskante Forschungsidee austesten möchten. Geförderte erhalten die Möglichkeit, während einer auf 120.000 Euro und 18 Monate begrenzten explorativen Phase erste Anhaltspunkte für die Tragfähigkeit ihres Konzeptes zu gewinnen. Nächster Stichtag ist der 15. September 2020.

 

Ein Beitrag von Bernd Müller aus dem Forschungsmagazin der Hochschule Reutlingen