Vom Maschinenbau ins Mittelohr

Kompetenzzentrum für Laser-Doppler-Vibrometrie in der Biomechanik

| Redakteur: Kathrin Schäfer

Die 3D-Schwingungsmessung an einem Versuchsmodell: Mit der berührungsfreien Laser-Doppler-Vibrometrie lässt sich messen, wie sich Prothesen bei unterschiedlichen Tönen verhalten und wie gut Patienten nach einer Operation wieder hören.
Die 3D-Schwingungsmessung an einem Versuchsmodell: Mit der berührungsfreien Laser-Doppler-Vibrometrie lässt sich messen, wie sich Prothesen bei unterschiedlichen Tönen verhalten und wie gut Patienten nach einer Operation wieder hören. (Bild: Universität Stuttgart/ITM)

An der Universität Stuttgart wird heute ein neues Kompetenzzentrum für Laser-Doppler-Vibrometrie eröffnet. Es soll Messtechniken aus dem Maschinenbau für die Biomechanik nutzbar machen. Von den Forschungen profitieren werden insbesondere hörgeschädigte Menschen.

Getragen wird die Kooperation durch das Institut für Technische und Numerische Mechanik (ITM) der Universität Stuttgart sowie die Firma Polytec aus Waldbronn, einem Spezialisten auf dem Gebiet der berührungslosen Schwingungsmesstechnik. „Mit unserer Ausstattung in der Lasermesstechnik schaffen wir Voraussetzungen für exzellente Forschung und fundierte Ausbildung“, so der Leiter des ITM, Prof. Peter Eberhard. Dr. Stefan König, verantwortlich für den Vertrieb Süd-Deutschland bei Polytec: „Die Laser-Doppler-Vibrometrie am ITM erlaubt uns interessante Anwendungen und tiefgehende Analysen.“

Messtechnik erfasst Bewegungen im Nanometerbereich

Die Laser-Doppler-Vibrometrie ist eine Messtechnik, die selbst kleinste Bewegungen im Nanometerbereich erfasst und dadurch insbesondere hochdynamische Vorgänge ohne Beeinflussung des Messobjekts zugänglich macht. Klassischerweise kommt sie in technischen Systemen wie Maschinen, Robotern oder Fahrzeugen zum Einsatz. „Die Laservibrometrie ist eine grundlegende Methodik zur Erfassung und zum Verständnis von Schwingungen. Sie lässt sich daher auch bei biomechanischen Vorgängen wie der Schallübertragung durch das Mittelohr zum Innenohr anwenden“, erklärt Dr. Albrecht Eiber. Der stellvertretende Leiter des ITM forscht schon seit mehreren Jahren mit Verfahren wie der Computersimulation an Implantaten, die es ermöglichen, ein durch Alter, Krankheit oder einen Unfall geschädigtes Gehör zu rekonstruieren. Neben passiven Prothesen mit der Funktion von „Ersatzteilen“ werden dabei auch aktive Prothesen entwickelt, die das eintreffende Schallsignal innerhalb des Ohres verstärken.

Berührungsfreie Laser-Doppler-Vibrometrie ...

Wie sich die Prothesen bei unterschiedlichen Tönen tatsächlich verhalten und wie gut der Patient nach einer Operation wieder hört, war jedoch aufgrund der engen Verhältnisse im Mittel- oder Innenohr und der Schmerzbelastung für den Patienten lange Zeit schwer zu ermitteln. Mit Hilfe der berührungsfreien Laser-Doppler-Vibrometrie sind solche Messungen möglich. Sie leistet daher einen wertvollen Beitrag zur Entwicklung von passiven Implantaten und aktiven Hörgeräten, die leistungsfähig und preisgünstig sind, minimalinvasiv eingesetzt werden können und dem Patienten Komfort und Sicherheit bieten.

... und ihre Einsatzmöglichkeiten in Biomechanik und Medizin

Auf dem Weg dahin kooperiert das ITM mit den Universitätskliniken Zürich, Köln und Hannover sowie mit mehreren Wirtschaftspartnern. Seit mehreren Jahren arbeitet das Institut mit verschiedenen Typen von Laser-Doppler-Vibrometern der Firma Polytec, so dass erhebliche gemeinsame Kompetenzen aufgebaut werden konnten. Die Erfahrungen und Erkenntnisse sollen im Rahmen des Kompetenzzentrums ausgetauscht und künftige Einsatzmöglichkeiten der Laser-Doppler-Vibrometrie in Biomechanik, Medizin und Maschinenbau aufgezeigt werden. Zudem spielt die Verknüpfung von Messungen und Simulationen eine wichtige Rolle. Für Studierende ergeben sich durch das Zentrum vielfältige Fragestellungen für Projekt-, Abschluss- und Doktorarbeiten rund um das Thema Schwingungsmesstechnik und Laser-Doppler-Vibrometrie.

Kontakt:

Universität Stuttgart

Institut für Technische und Numerische Mechanik

D-70174 Stuttgart

www.uni-stuttgart.de/hkom

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