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Einleitung: Einfache lineare Modelle sind nicht hinreichend zur Erklärung mancher klinischer Beobachtungen, wie z.B. im Falle rekonstruierter Ketten oder hoher statischer Drücke. Mit nichtlinearen Modellen lassen sich dafür mögliche Erklärungsansätze finden.

Methoden: Das stark nichtlineare Verhalten des Mittelohrs wird durch ein mechanisches Ersatzmodell abgebildet. Anhand von Messungen an Felsenbeinen werden die Parameter des Modells abgeleitet und zur Validierung des Modells die Ergebnisse von Simulation und Messung verglichen.

Ergebnisse: Laute Schallereignisse, der Einsatz von Implantaten, große Drücke und kompliziert geformte Gelenksoberflächen, wie das des incudo-malleolar Gelenks, führen zu Nichtlinearitäten. Zu ihrer Beschreibung im mathematischen Modell werden statische und dynamische Messungen von Kraft-Verschiebungskurven an der Knöchelchenkette angestellt. Es ergibt sich eine stark progressive Kettensteifigkeit. Bei einer Steigbügelverschiebung von etwa 20 μm nimmt die Kettensteifigkeit von circa 900 N/m auf 5000 N/m stark progressiv zu. Damit wird das dynamische Verhalten bei der Schallübertragung wesentlich von der Art der Ankopplung eines Implantats an die Ossikelkette, und neben der Anregungsfrequenz insbesondere von der eingebrachten Vorspannung bestimmt. Wie Messungen zeigen, variieren die durch die Implantation eines aktiven Implantats erreichbaren Stapesamplituden je nach eingestellter Vorspannung um bis zu 20 dB im Frequenzbereich bis 3 kHz.

Schlussfolgerung: Zusammen mit Messungen im Labor ermöglichen rechnergestützte Simulationen einen verbesserten Einblick in das dynamische Verhalten des Mittelohrs, und es lassen sich wichtige Hinweise für den klinischen Einsatz von passiven und aktiven Mittelohrimplantaten ableiten.

Unterstützt durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft