Nachgiebiger Elektrodenträger für Cochlea-Implantate mit fluidischer Aktuierung

Zusammenfassung

Das Cochlea-Implantat, bestehend aus einem nachgiebigen Elektrodenträger (ET) und den eingebetteten Elektroden mit Kontaktdrähten. Sie ist eine auditorische Neuroprothese, die operativ in die Cochlea eingeführt wird, um einen Höreindruck bei hörgeschädigten Patienten zu ermöglichen. Zur Insertionserleichterung wird ein fluidisch aktuierter Elektrodenträger mit veränderbarer Krümmung vorgestellt. Seine Verformung wird durch Druckbeaufschlagung im Innenraum sowie einen in die Wand eingebetteten Faden gezielt manipuliert. Eine analytische Betrachtung der Skalierungseigenschaften erlaubt skalierte Strukturen für Modelle und Messungen zu verwenden. Zur Ermittlung der Geometrie des ETs wird eine modellbasierte Synthese durchgeführt: FE-Methode kombiniert mit analytischer Modellbildung. Eine konische Form des ETs mit einseitig geschlossenem, zylindrischem Hohlraum und dazu parallel verlaufendem Faden ist ein Ergebnis der Synthese. Experimentelle Untersuchungen einer Testgeometrie zeigen maximale Abweichungen von 0,6 bar bei einem maximalen Innendruck von 6 bar. Die Untersuchungen zeigen, dass die vorgestellte Methode für die Entwicklung chirurgischer Instrumentarien mit veränderlicher Krümmung geeignet ist.

Abstract

The cochlear implant, consisting of a compliant electrode carrier (ET) and embedded electrodes with contact wires, is an auditory neuroprosthesis, which is surgically inserted into the inner ear (cochlea) in order to create an auditory impression in the hearing-impaired patients. For simplification of the insertion, a fluidically actuated electrode carrier with a changeable curvature is presented. The deformation of the ET is specifically manipulated by applying pressure to its interior and also by a non-stretchable thin fibre or stripe embedded in its wall. An analytical examination of scaling properties allows to use scaled structures for models and measurements. In order to determine the geometry of the ET, a model-based synthesis – FE method combined with analytical modelling – is carried out. The synthesis resulted in a conical shape of the ET with a cylindrical cavity closed at one end and a fiber running parallel to the cavity. Experimental studies on a measuring geometry show a maximum deviation of 0,6 bar at a maximum internal pressure of 6 bar. The investigations show that the proposed synthesis method is suitable for the development of surgical instruments with adjustable curvature.