Modellierung und Simulation
Es gibt eine Reihe von numerischen Werkzeugen, die sich in der Hörforschung als äußerst nützlich erwiesen haben. Hierunter zählt z.B. die Finite-Elemente Methode (FE-Methode).
Finite-Elemente Modelle helfen dabei, die Beziehung zwischen Ursache und Wirkung zu verstehen und die Empfindlichkeit gegenüber veränderten Randbedingungen zu untersuchen. Zusammen mit klinischen Beobachtungen wird es dadurch wesentlich einfacher, ein tieferes physikalisches Verständnis zu entwickeln und verschiedene Hörphänomene mit den mechanischen Eigenschaften der natürlichen Strukturen in Verbindung zu bringen.

Die Finite-Elemente Methode
Finite-Elemente Modelle helfen dabei, die Beziehung zwischen Ursache und Wirkung zu verstehen und die Empfindlichkeit gegenüber veränderten Randbedingungen zu untersuchen. Zusammen mit klinischen Beobachtungen wird es dadurch wesentlich einfacher, ein tieferes physikalisches Verständnis zu entwickeln und verschiedene Hörphänomene mit den mechanischen Eigenschaften der natürlichen Strukturen in Verbindung zu bringen.

Wie jedes biomechanische System ist auch das menschliche Ohr bei jedem Menschen unterschiedlich. Diese Unterschiede betreffen zum Beispiel die Form des Trommelfells und die Ausrichtung der kleinen Knochen und Bänder im Ohr.
Diese Unterschiede beeinflussen, wie Schall über das Mittelohr oder durch Hörimplantate an das Innenohr weitergeleitet wird. Um künftig für jeden Menschen die bestmögliche Hördiagnose und -lösung zu finden, beschreiben wir diese Unterschiede mithilfe eines erweiterten Modells. Dieses sogenannte Populationsmodell stellt nicht nur ein einzelnes Ohr dar, sondern bildet die Vielfalt der Bevölkerung oder bestimmter Gruppen mit speziellen Hörproblemen ab.
Die Eigenschaften des Mittelohrs werden dabei durch Wahrscheinlichkeitsverteilungen beschrieben, die anatomisch sinnvoll miteinander verknüpft sind. Diese Zusammenhänge werden mathematisch über Hauptkomponenten und mehrdimensionale Verteilungen dargestellt – sogenannte Copulas verknüpfen die Daten. Die Form des Trommelfells wird mithilfe eines Verfahrens namens Morphing verändert: Dabei werden die Positionen einzelner FE-Knotenpunkte angepasst, ohne die Netzstruktur zu verändern.
Das Modell kann Stichproben aus den Verteilungen erzeugen, diese auswerten und die statistischen Eigenschaften wichtiger Diagnosegrößen berechnen. So lässt sich das Modell mit Messdaten aus der Literatur überprüfen. Außerdem können mit den simulierten Diagnosedaten auch Entscheidungsalgorithmen trainiert werden – etwa künstliche neuronale Netze.