Sensorineurale Hörstörungen können mit einem Cochlea-Implantat behandelt werden. Dazu wird ein Elektrodenträger (ET) vom Chirurgen in die Cochlea inseriert, um dort die geschädigten Haarzellen zu ersetzen.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem ET und dessen Insertionsprozess in die Cochlea. Dazu werden digitale und anschließend physikalische, planare Modelle der humanen Cochlea erstellt. Es werden Einflussfaktoren auf den Insertionsprozess systematisiert. Mit dem Ziel einer Reduktion der Insertionskräfte werden drei ausgewählte Einflussfaktoren mit eigens hergestellten Labormustern untersucht: Die Geometrie der Cochleamodelle, die Insertionsgeschwindigkeit des ETs und eine Alginat-Beschichtung des ETs.
Abschließend wird ein fluidisch-aktuierter, nachgiebiger Mechanismus zur Funktionalisierung des ETs betrachtet. Die Skalierbarkeit dieses Mechanismus wird analytisch und numerisch gezeigt. Die Synthese des fluidmechanischen Aktuators liefert dessen geometrische Maße, um unter Druckbeaufschlagung mit definiertem Druck einer vorgegebenen Form zu entsprechen.
A cochlear implant can be used to treat sensorineural hearing disorders. The receiver coil and the electrode carrier are the parts of the cochlear implant system that are being implanted. The surgeon inserts the electrode carrier into the cochlea to replace damaged hair cells and to enable the electrical stimulation of the hearing nerve. Lehnhardt (1993, "Intracochlear placement of cochlear implant electrodes in soft surgery technique") defined the term "soft surgery". The term describes the need for careful handling during manual insertion of the electrode carrier, in order to avoid any damage to intracochlear structures, to reduce postoperative inflammation, and to curtail further iatrogenic hearing loss of patients with residual hearing.
The presented thesis addresses the electrode carrier and its insertion process into the cochlea.Firstly, digital and then physical, planar models of the human cochlea with their morphological variation were established. Those cochlear models are then used, along with customized, inhouse manufactured laboratory samples of an electrode carrier, to analyze the insertion forces during the insertion.
Factors having an effect on the insertion process are systematized. Three fractors, in particular, are further analyzed: the geometry of cochlear models, the insertion speed and a coating on the electrode carrier. An insertion study with cochlear models of different sizes is used to define the dependency of insertion forces on the geometry of the models. The insertion speeds and the coating on the electrode carrier were analyzed with the aim to reduce the insertion forces.
Finally, a fluid-actuated, compliant mechanism is examined with regard to functionalizing an electrode carrier. Firstly, a compliant mechanism is considered, which has a straight shape in its stressless state. The scalability of the presented compliant mechanism is analytically and numerically demonstrated.
Following, the synthesis of the fluid-mechanical actuator provides its geometrical measures to show a predetermined shape under application with a defined pressure. This synthesis is used to define the geometry of a compliant mechanism for three different sizes of cochlear shapes.
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