Pseudo-Random-Korrelationsanalyse zur breitbandigen Bestimmung der Beweglichkeit des Stapes-Ringband-Systems im Mittelohr

”Das Gehör erlaubt es akustische Reize aus der Umgebung wahrzunehmen und zu verarbeiten. Wichtig für die soziale menschliche Interaktion ist dabei vor allem die Sprache.“ [Wullstein 1968]
Bei operativen Eingriffen zur Verbesserung des Gehörs durch Einsetzen von Gehörknöchelprothesen im Mittelohr ist der Erfolg der Operation von Patient zu Patient trotz standardisierter Operationsmethoden sehr unterschiedlich. Dies liegt unter anderem an der sehr subjektiven Bestimmung der Beweglichkeit des Steigbügels (lat. stapes) während der Operation. Diese Bestimmung wird vom Operateur mit eine Präpariernadel durchgeführt und unterscheidet bisher nur in ” fest“ oder ” beweglich“. Dabei bietet die heutige Messtechnik einige Möglichkeiten um die Beweglichkeit objektiv und differenziert für verschiedene Frequenzen anzugeben. In dieser Arbeit soll deshalb ein Konzept für die Signalverarbeitung vorgestellt werden, mit dem es möglich ist breitbandig über den gesamten Hörbereich den Frequenzgang zu bestimmen. Die Grundlage dafür bildet die Korrelationsmesstechnik auf Basis der Pseudo-Random-Signalverarbeitung. Diese ist bekannt und wird oft eingesetzt um die Übertragungsfunktionen verschiedenster linearer zeitinvarianter Systeme (eng.: linear time invariant; LTI-Systeme) zu bestimmen. Um diese Technik einsetzen zu können, muss zuerst ein geeignetes Modell des Schwingungssystem Stapes-Ringband im ovalen Fenster der Hörschnecke erstellt werden. In der Literatur gibt es dazu bereits einige Untersuchungen zu den Parametern und verschiedene mehr oder weniger genaue Modelle für verschiedene Anwendungen. Darüber soll untersucht werden, inwieweit sich eventuell auftretende Störungen auf die Algorithmen der Korrelationsmesstechnik auswirken. Dazu gehört auch, den Einfluss des Operateurs zu untersuchen, welcher die Sonde einsetzt. Beispielsweise kann die Kraft, mit der die Sonde auf die Fußplatte des Stapes gedrückt wird, den Ausgang der Messung verändern, je nachdem wie weit diese aus ihrem natürlichen Arbeitspunkt herausgedrückt wird. Auch kann nicht gewährleistet werden, dass die Sondennadel immer exakt mittig aufgesetzt wird. Im nächsten Schritt soll dann ein mittels eines digitalen Signalprozessors (DSP) ein Messsystem aufgebaut werden, mit dem die Algorithmen zur Frequenzgangbestimmung evaluiert werden können. Dabei ist auf den Operationsprozess Rücksicht zu nehmen. Wenn die Messung während einer Operation durchgeführt werden soll, um anhand der Ergebnisse den weiteren Operationsverlauf festzulegen, muss die Auswertung und Ausgabe der Messwerte recht schnell gehen. Dafür müssen die Algorithmen möglichst ressourcenschonend implementiert sein, jedoch trotzdem die notwendige Genauigkeit der Ergebnisse liefern. Als DSP wird ARM Cortex M4 verwendet und der Aufbau als Labormuster realisiert. Am Ende steht eine Empfehlung, wie die Signalverarbeitung für eine Messsonde zur intraoperativen Stapesmobilitätsmessung umgesetzt werden kann.