Akustische und mechanische Eigenschaften von Trommelfelltransplantaten*

Zusammenfassung

Hintergrund: Für die Rekonstruktion des Trommelfells werden heute vorwiegend Temporalisfaszie oder Perichondrium als Transplantatmaterialien verwendet. Während bei normalen Paukenbelüftungsverhältnissen und kleinen Defekten diese Transplantate zu einem relativ sicheren Trommelfellverschluß führen, zeigen sie bei chronischen Belüftungsstörungen, Adhäsivprozessen und Subtotaldefekten offenbar nicht die ausreichende mechanische Stabilität. Retraktionstaschen oder Defektrezidive können die Folge sein. Verwendet man in diesen Fällen den stabileren Knorpel aus der Concha oder dem Tragus als Transplantatmaterial, so sind aus akustischer Sicht aufgrund seiner größeren Masse und Steifigkeit Übertragungsverluste zu erwarten. Über die mechanischen und akustischen Eigenschaften der verschiedenen Transplantatmaterialien gibt es bisher keine objektiven Untersuchungen. Methode: Knorpel, Perichondrium und Temporalisfaszie wurden im Hinblick auf ihre unterschiedlichen mechanischen und akustischen Eigenschaften untersucht. An einem dafür entwickelten Gehörgangs-Trommelfell-Modell konnte die Auslenkung der Präparate nach statischer Druckbelastung sowie das Schwingungsverhalten nach akustischer Anregung mittels Laserdopplervibrometrie bestimmt werden. Ergebnisse: Die Messungen zeigen, dass Faszie und Perichondrium ein dem Trommelfell ähnliches Schwingungsverhalten aufweisen. Knorpel erfüllt die klinischen Forderungen nach hoher mechanischer Stabilität. Mit wachsender Schichtdicke verschlechtern sich jedoch seine akustischen Eigenschaften. Schlußfolgerung: Faszie und Perichondrium sind aus akustischer Sicht ideale Transplantatmaterialien bei normalen Paukenbelüftungsverhältnissen. Bei großen Defekten oder chronischen Belüftungsstörungen eignet sich der stabilere Knorpel als Alternative, wobei eine Schichtdicke von 500 μm nicht überschritten werden sollte, um die akustischen übertragungsverluste gering zu halten.

Summary

Background: The human tympanic membrane has reasonably good sound transmission properties and withstands high static pressure loads. Destruction of the tympanic membrane resulting from middle ear diseases or trauma may be repaired by different types of grafts. Middle ear surgery mostly uses autologous temporal fascia, cartilage, or cartilage perichondrium transplants which differ in their acoustical characteristics and mechanical strength. Methods: We have investigated the acoustical and mechanical properties of these materials and compared them with human tympanic membranes by constructing an ear canal-tympanic membrane model. Fresh human tympanic membrane, fascia, perichondrium, and cartilage preparations were exposed to static pressures up to 4kPa and white noise sound pressure levels of 70 dB. The vibrational amplitudes and displacements due to static pressure were measured by laser Doppler vibrometry. Results: The temporal fascia and perichondrium show similar amplitude frequency responses compared to the tympanic membrane for dynamic excitation. The displacement of these materials at static pressures above 4 kPa indicates a higher compliance than the tympanic membrane. The acoustical and mechanical properties of cartilage transplants are determined by the thickness of the slices. Thin cartilage slices are less stable although their frequency response is comparable to the intact tympanic membrane. Layer thickness above 500 μm result in a decrease of vibration amplitudes. Conclusions: Cartilage is an excellent transplant material which provides a better prognosis than soft materials in cases of ventilation disorders with long-term middle ear pressure problems. Large cartilage slice transplants should not exceed layer thickness of 500 μm in order to minimize transmission loss.

Schlüsselwörter

Mittelohr - Tympanoplastik - Trommelfellrekonstruktion - Transplantat - Laservibrometrie

Key words

Implant materials - Laser vibrometry - Tympanic membrane - Sound transmission - Static pressure