Smarte Modellbasierte Hördiagnostik

Hörstörungen gehören zu den häufigsten gesundheitlichen Beeinträchtigungen weltweit. Sie beeinträchtigen die Kommunikation, können die Lebensqualität erheblich einschränken und zu sozialer Isolation führen. Um Betroffene gezielt behandeln zu können, ist eine frühzeitige und präzise Diagnose entscheidend.

In der klinischen Praxis stoßen etablierte Verfahren wie Otoskopie, Audiometrie, Tympanometrie und bildgebende Verfahren jedoch häufig an ihre Grenzen. Pathologische Veränderungen im Mittel- und Innenohr lassen sich nicht immer eindeutig erkennen. In solchen Fällen ist zur weiteren Abklärung häufig ein operativer Eingriff erforderlich – verbunden mit Belastungen und Risiken für die Patientinnen und Patienten sowie hohen Kosten.

Genau hier setzt unsere Forschung an: Wir entwickeln modellbasierte Verfahren für eine objektive, nicht-invasive und hochpräzise Hördiagnostik.

Smarte Auswertung von Messdaten

Ein Schwerpunkt ist die automatisierte Auswertung von Messdaten aus der Breitbandtympanometrie (WBT). Obwohl dieses moderne Verfahren aussagekräftige Informationen über die Funktion des Mittelohrs liefert, wird es bislang in der Praxis noch nicht flächendeckend genutzt, weil die Messergebnisse individuell stark variieren und schwer zu interpretieren sind.

Um das Potenzial dieses Messverfahrens besser nutzbar zu machen, entwickeln wir ein künstliches neuronales Netzwerk, das mit simulierten Daten aus einem Finite-Elemente-Mittelohrmodell sowie mit ausgewählten Patientendaten trainiert wird. Ziel ist es, WBT-Messwerte automatisch auszuwerten und einem konkreten Krankheitsbild zuzuordnen. Langfristig soll der intelligente Algorithmus direkt in ein Diagnosegerät integriert werden und Ärztinnen und Ärzten als Entscheidungshilfe dienen – und sich durch bestätigte Fälle kontinuierlich weiterentwickeln.

Die gesamte Hörkette im Blick

Darüber hinaus koppeln wir zwei hochentwickelte biophysikalische Detailmodelle – ein akusto-mechanisches Mittelohrmodell und ein hydrodynamisches Innenohrmodell – um die gesamte Hörkette vom Trommelfell bis hin zur cochleären Verstärkung im Innenohr modellbasiert und ortsaufgelöst diagnostisch zu erfassen.

Mit dem gekoppelten Modell sollen unter Nutzung inverser Methoden zur Parameteridentifikation klinisch verfügbare Messmethoden ausgewertet werden, darunter Breitbandtympanometrie (WBT), Optische Kohärenztomographie (OCT) und gepulste Distorsionsprodukt-Otoakustische Emissionen (DPOAE). Auf diese Weise sollen pathologische Veränderungen im Mittel- und Innenohr nicht-invasiv lokalisiert und quantitativ bewertet werden.

Ziel ist eine hochpräzise, frequenz- und ortsaufgelöste objektive Hördiagnose als Grundlage für präzisionsmedizinische, individualisierte Therapien.