@phdthesis{Strenger2009,
  author    = {Strenger, Georg Tobias},
  title     = {Laservibrometrische Schwingungsmessungen am "Floating Mass Transducer" des teilimplantierbaren Mittelohrh{\"o}rger{\"a}tes "Vibrant Soundbridge"},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-39531},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Zur apparativen Versorgung von Schwerh{\"o}rigkeiten stehen seit mehreren Jahrzehnten {\"a}ußerlich zu tragende (konventionelle) H{\"o}rger{\"a}te zur Verf{\"u}gung. Fast ebenso lange wird an implantierbaren H{\"o}rger{\"a}ten geforscht, um verschiedene systembedingte Eigenschaften konventioneller H{\"o}rger{\"a}te zu verbessern. Konventionelle H{\"o}rger{\"a}te wandeln Luftschall in elektrische Signale um und geben diese verst{\"a}rkt als Luftschall wieder aus. Statt der Lautsprechermembran konventioneller H{\"o}rger{\"a}te, versetzt der elektromechanische Wandler implantierbarer Mittelohrh{\"o}rger{\"a}te {\"u}ber eine direkte Ankopplung das Mittel- bzw. das Innenohr in Schwingungen. Erst im letzten Jahrzehnt konnten sich (teil-)implantierbare Mittelohrh{\"o}rger{\"a}te in der klinischen Anwendung durchsetzen und stehen heutzutage zwar nicht als Ersatz der konventionellen H{\"o}rger{\"a}te, jedoch als sinnvolle Erg{\"a}nzung in der Patientenversorgung zur Verf{\"u}gung. Das weltweit am h{\"a}ufigsten implantierte System ist die sogenannte Vibrant Soundbridge. Der elektromechanische Wandler des Systems Vibrant Soundbridge nennt sich Floating Mass Transducer (FMT). Diese flottierende Masse ist ein kleiner Magnet im Innern eines etwa 2 mm großen Titant{\"o}nnchens, das von einer elektrischen Spule umwickelt ist. Wird ein Wechselstrom an diese Spule angelegt, bewegt sich der Magnet mit der Frequenz des Stromes vor- und zur{\"u}ck. Das Geh{\"a}use bewegt sich entgegengesetzt und {\"u}bertr{\"a}gt die Schwingungen nach entsprechender Ankopplung auf die Geh{\"o}rkn{\"o}chelchenkette bzw. das runde Fenster. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Schwingungsvorg{\"a}nge und die Leistungsf{\"a}higkeit des FMT von der technischen Seite aus zu untersuchen, um Hinweise zu gewinnen, den klinischen Erfolg verbessern zu k{\"o}nnen. Zum besseren Verst{\"a}ndnis der verwendeten (und dem Mediziner meist nicht trivialen) mathematischen und physikalischen Methoden werden einige theoretische Grundlagen zu Schwingungsmodellen und deren Berechnung in der Arbeit referiert. Das Schwingungsverhalten zweier zur Verf{\"u}gung stehender FMTs als Messobjekte wurde mittels eines Laserdopplervibrometers (LDV) untersucht. Die Laserdopplervibrometrie ist ein ber{\"u}hrungsloses Messverfahren, bei dem durch die Frequenzverschiebung des vom Objekt reflektierten Lasermessstrahls kleinste Schwingungsgeschwindigkeiten und damit -auslenkungen bis in den Femtometerbereich (10^-15 m) gemessen werden k{\"o}nnen. Es wurde zun{\"a}chst die messtechnische Linearit{\"a}t der FMTs gepr{\"u}ft. Danach wurde der Einfluss der Kabell{\"a}nge des Anregungskabels auf die Schwingung untersucht. In weiteren Messreihen erfolgte die Bestimmung der Anzahl der Freiheitsgrade, die der FMT w{\"a}hrend der Schwingung ausnutzt. Mit einem ver{\"a}nderten Versuchsaufbau wurde schließlich noch die Kraft bestimmt, die der FMT je anliegender Spannung auf eine angekoppelte Struktur auszu{\"u}ben vermag. Es konnte gezeigt werden, dass die Schwingungsamplitude des FMTs linear proportional zu Anregungsspannung ist. Die Kabell{\"a}nge des Zuleitungskabels nimmt normalerweise keinen Einfluss auf das Schwingungsverhalten des FMTs. Bei sehr kurz eingefasstem Kabel konnte jedoch ein deutlicher Effekt nachgewiesen werden. Die Schwingung in 5 von 6 Freiheitsgraden wurde nachgewiesen, wobei der FMT haupts{\"a}chlich 3 Freiheitsgrade nutzt. Es {\"u}berwiegt die gew{\"u}nschte pistonartige translatorische Bewegung entlang der L{\"a}ngsachse. Unter der Verwendung von physikalischen Schwingungsmodellen zu gekoppelten Schwingungen konnten die Messwerte der FMT-Schwingung mit einem theoretisch berechneten Kurvenverlauf zur Deckung gebracht werden. Anschließend konnten dadurch die Schwingungskoeffizienten der Differentialgleichung bestimmt werden. Aus dem Ergebnis ließ sich eine Kraft von gr{\"o}ßenordnungsm{\"a}ßig 3 mN pro Volt Anregungsspannung errechnen. {\"U}ber die Umrechnung der Kraft auf {\"a}quivalente Schalldruckpegel am Stapes konnten die Messwerte mit Literaturangaben verglichen werden und eine gute Korrelation gezeigt werden. Die Ergebnisse werden vor dem Hintergrund der Anwendbarkeit in der Klinik und der Forschung diskutiert. W{\"a}hrend das Schwingungsverhalten in drei Dimensionen Untersuchungsans{\"a}tze zur Ankopplung des FMTs am Amboss und am runden Fenster aufzeigt, lassen sich die Angaben der Kraft und der Koeffizienten der Differentialgleichung f{\"u}r Felsenbeinmessungen z. B. mit einem FMT als Schwingungs-Aktor nutzen.},
  subject      = {Mittelohr},
  language  = {de}
}