Zur apparativen Versorgung von Schwerhörigkeiten stehen seit mehreren Jahrzehnten äußerlich zu tragende (konventionelle) Hörgeräte zur Verfügung. Fast ebenso lange wird an implantierbaren Hörgeräten geforscht, um verschiedene systembedingte Eigenschaften konventioneller Hörgeräte zu verbessern. Konventionelle Hörgeräte wandeln Luftschall in elektrische Signale um und geben diese verstärkt als Luftschall wieder aus. Statt der Lautsprechermembran konventioneller Hörgeräte, versetzt der elektromechanische Wandler implantierbarer Mittelohrhörgeräte über eine direkte Ankopplung das Mittel- bzw. das Innenohr in Schwingungen. Erst im letzten Jahrzehnt konnten sich (teil-)implantierbare Mittelohrhörgeräte in der klinischen Anwendung durchsetzen und stehen heutzutage zwar nicht als Ersatz der konventionellen Hörgeräte, jedoch als sinnvolle Ergänzung in der Patientenversorgung zur Verfügung. Das weltweit am häufigsten implantierte System ist die sogenannte Vibrant Soundbridge. Der elektromechanische Wandler des Systems Vibrant Soundbridge nennt sich Floating Mass Transducer (FMT). Diese flottierende Masse ist ein kleiner Magnet im Innern eines etwa 2 mm großen Titantönnchens, das von einer elektrischen Spule umwickelt ist. Wird ein Wechselstrom an diese Spule angelegt, bewegt sich der Magnet mit der Frequenz des Stromes vor- und zurück. Das Gehäuse bewegt sich entgegengesetzt und überträgt die Schwingungen nach entsprechender Ankopplung auf die Gehörknöchelchenkette bzw. das runde Fenster. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Schwingungsvorgänge und die Leistungsfähigkeit des FMT von der technischen Seite aus zu untersuchen, um Hinweise zu gewinnen, den klinischen Erfolg verbessern zu können. Zum besseren Verständnis der verwendeten (und dem Mediziner meist nicht trivialen) mathematischen und physikalischen Methoden werden einige theoretische Grundlagen zu Schwingungsmodellen und deren Berechnung in der Arbeit referiert. Das Schwingungsverhalten zweier zur Verfügung stehender FMTs als Messobjekte wurde mittels eines Laserdopplervibrometers (LDV) untersucht. Die Laserdopplervibrometrie ist ein berührungsloses Messverfahren, bei dem durch die Frequenzverschiebung des vom Objekt reflektierten Lasermessstrahls kleinste Schwingungsgeschwindigkeiten und damit -auslenkungen bis in den Femtometerbereich (10^-15 m) gemessen werden können. Es wurde zunächst die messtechnische Linearität der FMTs geprüft. Danach wurde der Einfluss der Kabellänge des Anregungskabels auf die Schwingung untersucht. In weiteren Messreihen erfolgte die Bestimmung der Anzahl der Freiheitsgrade, die der FMT während der Schwingung ausnutzt. Mit einem veränderten Versuchsaufbau wurde schließlich noch die Kraft bestimmt, die der FMT je anliegender Spannung auf eine angekoppelte Struktur auszuüben vermag. Es konnte gezeigt werden, dass die Schwingungsamplitude des FMTs linear proportional zu Anregungsspannung ist. Die Kabellänge des Zuleitungskabels nimmt normalerweise keinen Einfluss auf das Schwingungsverhalten des FMTs. Bei sehr kurz eingefasstem Kabel konnte jedoch ein deutlicher Effekt nachgewiesen werden. Die Schwingung in 5 von 6 Freiheitsgraden wurde nachgewiesen, wobei der FMT hauptsächlich 3 Freiheitsgrade nutzt. Es überwiegt die gewünschte pistonartige translatorische Bewegung entlang der Längsachse. Unter der Verwendung von physikalischen Schwingungsmodellen zu gekoppelten Schwingungen konnten die Messwerte der FMT-Schwingung mit einem theoretisch berechneten Kurvenverlauf zur Deckung gebracht werden. Anschließend konnten dadurch die Schwingungskoeffizienten der Differentialgleichung bestimmt werden. Aus dem Ergebnis ließ sich eine Kraft von größenordnungsmäßig 3 mN pro Volt Anregungsspannung errechnen. Über die Umrechnung der Kraft auf äquivalente Schalldruckpegel am Stapes konnten die Messwerte mit Literaturangaben verglichen werden und eine gute Korrelation gezeigt werden. Die Ergebnisse werden vor dem Hintergrund der Anwendbarkeit in der Klinik und der Forschung diskutiert. Während das Schwingungsverhalten in drei Dimensionen Untersuchungsansätze zur Ankopplung des FMTs am Amboss und am runden Fenster aufzeigt, lassen sich die Angaben der Kraft und der Koeffizienten der Differentialgleichung für Felsenbeinmessungen z. B. mit einem FMT als Schwingungs-Aktor nutzen. / Besides conventional hearing aids for treatment of sensorineural hearing loss there are implantable hearing devices in focus of investigation since decades. Where conventional hearing aids have a loudspeaker to lead the amplified sound to the tympanic membrane, implantable hearing devices include an electromechanical transducer which directly connects to the middle ear structures. The electromechanical transducer of the Vibrant Soundbridge is the so-called Floating Mass Transducer (FMT). It consists of a floating magnet built in a tiny titanium housing surrounded by an electric coil. An alternating current passing through the coil sets the magnet and therefore the housing in a back and forth motion. Since the FMT is affixed to the long process of the incus or to the round window of the middle ear, the vibrations are forwarded to the inner ear. Two FMTs were analyzed and characterized by Laser Doppler Vibrometry (LDV). LDV is a non-contact measurement system used to measure smallest vibrations with displacement dimensions of even femtometer (10^-15 m). First, the linearity of the specimen were proved. Then the influence of the length of the electric connection wire of the FMT was investigated. In a third set up the number of degrees of freedom of the FMT was determined. In another examination the theoretically possible driving force of the FMT was measured. The vibration amplitude of the FMT is linear proportional to the excitation voltage. Only with a very short handled connection wire the vibration motion of the FMT is affected. The motion follows mainly 3 of 6 degrees of freedom whereas the favourable piston like motion is most. The driving force was calculated in a dimension of 3 millinewton per volt. The measured data were compared with current literature and proved a good correlation. Findings are discussed in view of practicability in clinical and research scope, i.e. connection of the FMT to the incus or to the round window and using the FMT as a vibrating actor in temporal bone experiments.

Die objektive Überprüfung von tragbaren Hörsystemen bei Kleinkindern und unkooperativen Patienten ist aktuell nicht verfügbar. ASSR- und BERA-Messungen im Freifeld können Grundlage für einen Lösungsansatz sein. Es wurden in dieser Dissertationsarbeit BERA- und ASSR-Messungen im Freifeld an 20 normalhörenden Probanden durchgeführt. Die Normalhörigkeit wurde im Vorfeld durch ein Tonaudiogramm sichergestellt. Die Ergebnisse wurden mit Normwerten und den Ergebnissen aus Standardverfahren verglichen, um eine Gleichwertigkeit der verschiedenen Methoden (Einsteckhörer gegenüber Freifeld) zu überprüfen. Mit Hilfe von Voruntersuchungen wurde ein reproduzierbares Mess-Setup im Freifeld erstellt. Es wurde die räumliche Anordnung, die Voreinstellung der Messeinheit (Eclipse-System, Firma Interacoustics, Dänemark) und der Messablauf festgelegt. Zur Validierung des Mess-Setups wurden Untersuchungen im Freifeld zur Pegeleinstellung, zum Latenzverhalten der Welle V und zu den akustischen Stimuli Klick und CE-Chirp® durchgeführt. Es wurden BERA- und ASSR-Messreihen im festgelegten Mess-Setup erstellt. Vorangehend wurde bei 60 dB nHL eine Klick-BERA im Freifeld durchgeführt. Anschließend erfolgten BERA-Messungen mit NB CE-Chirps® bei 40 dB nHL und 60 dB nHL je bei den Frequenzen 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 4 kHz und wurden mit Standardwerten der Eclipse für E-A-RTONE™ Einsteckhörer (Firma Etymotic Research, USA) verglichen. Als Vergleichswert wurde die Latenz der Welle V betrachtet. Hierbei ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. ASSR-Messungen wurden bei den Frequenzen 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 4 kHz von 20 dB nHL absteigend bis zur Hörschwelle im Freifeld durchgeführt. Die ermittelten Hörschwellen wurden mit den Hörschwellen der subjektiven Tonaudiogramme verglichen. Hierbei zeigten sich keine signifikanten Unterschiede. Die Hörschwellen aus den ASSR-Messungen im Freifeld waren bei hohen Frequenzen tendenziell besser. Die Ergebnisse zeigen, dass unter den festgelegten Messbedingungen kein signifikanter Unterschied zwischen ASSR- und BERA-Messungen im Freifeld gegenüber Einsteckhörer besteht. Dies kann Grundlage für weitere Untersuchungen zur objektiven Hörgerät-Überprüfung sein. / Objective testing methods for hearing aids in children and in not compliant patients are not available so far. The methods of ASSR and BERA in a freefield test-setup can be part of an approach. In this thesis, we did measurements using ASSR and BERA in a freefield test setup on 20 subjects with normal hearing. The ability to hear normally was proven by using a tone audiogram. The result was compared to both norm values and results from standard testing, to prove a positive correlation between the methods (freefield vs plug-in headphones). The freefield test-setup was defined in advance using pre-measurements. The spatial arrangement, the measurement presets (Eclipse-System, Interarcoustics, Denmark) and the procedure itself were defined. To validate the freefield test-setup, we proceeded measurements concerning the volume level, the behavior of the latencies of wave V and the stimuli Klick and CE-Chirp®. Series of measurements for ASSR and BERA were performed using the validated freefield test-setup. The first measurement used the BERA method with a Klick at the volume of 60 dB nHL. The second measurement used BERA with CE-Chirp® at 40 and 60 dB nHL in each frequency of 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 4 kHz. The results were compared to norm values for plug-in headphones. The latency of wave V were compared. The latencies correlated significantly with the norm values. The third measurement used ASSR by 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 4 kHz starting from volume level 20 db nHL up to the hearing threshold. Then the thresholds were compared to the threshold of the tone audiogram. There was significant correlation. These results show significant correlation between the method using the freefield test-setup and the standard procedure using plug-in headphones. Hence these results can be part of an approach for objective measurements on hearing aids.

In der Arbeit geht es um die Ausmessung von knochenverankerten Hörgeräten, sogenannten BAHAs und um die Messung eines künstlichen Mastoids. Unter anderem wurden die Geräte auf Resonanzen und Nichtlinearitäten untersucht sowie die wirkenden Kräfte der BAHAs. Ein einfacher Versuchsaufbau für Impulsmessung und Vibrationsmessung wurde eigens hierfür erstellt. Das künstliche Mastoid Tu-1000 zeigte einwandfreie Funktionsweise in den Frequenzen 125 Hz bis 6 kHz, die BAHAs Cordelle 2 und Compact wurden miteinander in den Frequenzen 125 Hz bis 8 kHZ verglichen und die filigranen Kräfte ausgemessen, mit denen die BAHAs arbeiten. / Two bone anchored hearing aids (BAHAs) and an artificial mastoid were measured. Amongst other things the devices were checked for resonance frequencies and non-linearities. An individual test set-up was created and vibration analysis and pulse measurement was applied. The artificial mastoid Tu-1000 worked correctly in the tested frequencies from 125 Hz to 6 kHz. Furthermore the two BAHAs Cordelle 2 and Compact were measured and compared with each other. It could be demonstrated that the hearing devices work with very small forces.

Bisher beschäftigen sich nur wenige Untersuchungen mit den interindividuellen Unterschieden der Ohrmuschel und den daraus resultierenden Auswirkungen bei der Verwendung von HdO-Hörgeräten. Während bei 500Hz neben Torso, Schulter und Hals auch die Mikrofoncharakteristik den Schallempfang beeinflusst, scheint von 1000Hz bis 4000Hz der Kopf das Aufnahmemuster zu dominieren. Bei 4000Hz wird der Effekt der Ohrmuschel durch die Bauweise und Trageposition des Hörgeräts fast vollständig ausgeblendet. Der Mikrofontyp jedoch spielt eine geringe Rolle. Die beiden untersuchten Hörgeräte können weder die Richtcharakteristik der natürlichen Ohrmuschel exakt imitieren noch zeigen sie durchgehend die für ein Nierenbzw. Kugelmikrofon typische Kurvenformen. Zwar weisen beide Hörgeräte bei 1600Hz und 2500Hz nahezu identische Aufnahmemuster auf, doch scheint sich für die anderen Frequenzen ein leichter Vorteil des Nierenmikrofons durch eine bessere dorsale Schallabschwächung abzuzeichnen. Bezüglich der Lage von Maxima und Minima kann man beim Nierenmikrofon, dessen Vorteile vor allem im niederfrequenten Bereich liegen, eine bessere Annäherung an die Messung ohne Hörgerät erkennen als beim Kugelmikrofon. Beim Vergleich der verschiedenen Ohrgrößen unter dem Gesichtspunkt der Maxima und Minima liegt ein sehr uneinheitliches Ergebnisbild vor. Hinsichtlich der Vorwärts-Rückwärts-Differenz ist das Nierenmikrofon wie schon in früheren Untersuchungen sowohl dem Kugelmikrofon, das eine unerwartet gute Richtwirkung zeigt, als auch dem Ohr ohne Hörgerät überlegen. Bei 1000Hz und 1600Hz legen die gravierenden Schalldruckpegeldifferenzen der verschiedenen Ohrgrößen - die jedoch keine Proportionalität zueinander erkennen lassen - die Hypothese nahe, dass in diesem Frequenzbereich der Einfluss von Ohrmuschelgröße und -form gewichtiger ist, als die Unterschiede, die durch die Wahl des Mikrofontyps hervorgerufen werden. Die Versuchsergebnisse weisen der spezifischen Anpassung von Hörgeräten in Bezug auf die interindividuellen Unterschiede von Ohrmuschelgröße und -form eine größere Bedeutung zu als bisher vermutet. / Until now only a few studies deal with individual differences in the pinna and the resulting impact on the use of BTE hearing aids. While at 500Hz apart from torso, shoulder and neck also microphone characteristics influence the sound reception, the head seems to dominate the reception from 1000Hz to 4000Hz. At 4000Hz, the effect of the pinna is almost completely overwhelmed by the design and position of the hearing aid. The type of microphone however seems to play a minor role. The two hearing aids can neither imitate the directionality of the natural ear exactly nor do they show the typical kind of waveforms of directional or omnidirectional microphones. While hearing aids show in both 1600Hz and 2500Hz almost identical recording pattern, there seems to be for other frequencies a slight advantage of the directional microphone with a better dorsal noise reduction. Regarding the position of maxima and minima a better approximation to the measurement without hearing aids can be found with the directional microphone than with the omnidirectional one, especially in the low frequency range. When comparing the different sizes of ears regarding the maxima and minima very inconsistent results are shown. Concerning the front-to-back ratio the directional microphone predominates both the omindirectional microphone, which has an unexpectedly good directional sensitivity, and the ear without a hearing aid, as shown in previous investigations. At 1000Hz and 1600Hz, the considerable SPL differences of the various ear sizes suggests the hypothesis that in this frequency the effect of size and shape of the pinna has a larger influence than the different microphone types, although no proportionality can be recognized. The results point out that the specific adjustment of hearing aids in relation to ear size and shape is much more important than previously suspected.

Background: Some patients with chronic middle ear disease and multiple failed revisions, who also need a hearing aid, may benefit from an active middle ear implant. An advantage of an active middle ear implant is that the ear canal is unoccluded. Methods: Following extensive experimental development in temporal bones and investigations of various locations and attachments of a Vibrant Soundbridge transducer, a new titanium clip holder for the vibrant floating mass transducer was developed. This assembly is a total ossicular replacement prosthesis (TORP) that is placed on the stapes footplate. Six patients were implanted with this device. Results: Acoustic results demonstrate significantly improved gain, especially in the high frequencies, which is typically unobtainable by conventional hearing aids. Conclusion: The simple procedure of placing an active TORP assembly on the stapes footplate, similar to the implantation of a passive TORP prosthesis during tympanoplasty, offers promising treatment for cases of incurable middle ear disease. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Background: Some patients with chronic middle ear disease and multiple failed revisions, who also need a hearing aid, may benefit from an active middle ear implant. An advantage of an active middle ear implant is that the ear canal is unoccluded. Methods: Following extensive experimental development in temporal bones and investigations of various locations and attachments of a Vibrant Soundbridge transducer, a new titanium clip holder for the vibrant floating mass transducer was developed. This assembly is a total ossicular replacement prosthesis (TORP) that is placed on the stapes footplate. Six patients were implanted with this device. Results: Acoustic results demonstrate significantly improved gain, especially in the high frequencies, which is typically unobtainable by conventional hearing aids. Conclusion: The simple procedure of placing an active TORP assembly on the stapes footplate, similar to the implantation of a passive TORP prosthesis during tympanoplasty, offers promising treatment for cases of incurable middle ear disease. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Die Geräte, durch die Musik im Zeitalter der technischen (Re-)Produktion gehört wird, haben sich immer wieder gewandelt. Solche Geräte müssen überhört werden. Nur so kann Musik gehört werden. Trotzdem – so die These der Arbeit – organisieren diese Geräte das Hören und sind Agenturen einer Bewirtschaftung und Technisierung der Wahrnehmung. In der Arbeit wird anhand von zwei Fallstudien aus der Geschichte der Rock- und Popmusik gezeigt, wie solche Geräte sowohl den Hörer als auch die gehörte Musik formieren. Durch Hörtechnologien bilden sich neue Hörpraktiken heraus und die Körperlichkeit des Hörers wird neu bestimmt. Die Anpassung von Klanggeschehen an spezifische Hörtechnologien wird im Mastering – dem letzten Schritt der technischen Musikproduktion – untersuchbar. Die Geräte, durch die Musik gehört wird, sind also weder schlichte Wiedergabetechnologien noch bloße elektrotechnische Artefakte. Vielmehr sind sie Gefüge aus Klanglichkeit, Körperlichkeit und Technologie. Diese werden in der Arbeit als Hörgeräte auf den Begriff gebracht. Die Hörgeräte der Rock- und Popmusik zielen – wie ihre medizintechnischen Verwandten – auf die Materialität der Wahrnehmung. Im Gegensatz zu diesen funktionieren sie jedoch nicht als Prothesen, die an einer gattungsweit postulierten Norm ausgerichtet sind. Statt Normen bergen sie Exzesse – an Serialität und Wiederholung – sowie Eskalationen – von Lautstärke und von hohen und tiefen Frequenzen. Die Arbeit ist in drei Kapiteln gegliedert. Im ersten Kapitel wird die These der Arbeit in Bezug auf theoretische Diskurse der Musik-, Kultur- und Medienwissenschaft verortet und eine begriffliche Systematik entwickelt. Kapitel zwei und drei sind Fallstudien gewidmet. In der ersten wird das Jukeboxhören der Rock’n’Roll-Kultur der 1950er Jahre untersucht, in der zweiten das Soundsystemhören der Disco- und Clubkultur der 1970er bis 1990er Jahre. Die im ersten Kapitel entwickelte begriffliche Systematik macht die Fallstudien vergleichbar. / The devices by which music is listened to in the age of technological (re-)production have changed over and over again. These devices must be imperceptible to the ear. Only then can music be heard. Nonetheless – this is the claim of the thesis – these devices organize hearing and are agents of a cultivation and technization of perception. Based on two case studies from the history of rock and pop music, this thesis reveals how such devices constitute not only the listener but also the music which is listened to. Through listening technologies new listening practices emerge and the corporality of the listener is newly defined. The adaptation of sound to specific listening technologies can be analysed during the mastering process, the last step in technological music production. The devices by which music is listened to are thus neither simple technologies of reproduction nor mere electrotechnical artefacts. Rather, they are assemblages of sound, corporality, and technology. In this thesis these assemblages are called “Hörgeräte” (listening devices). The listening devices of rock and pop music target – like medical-technical “Hörgeräte” (hearing aids) – the materiality of perception. Contrary to medical technologies, however, listening devices do not function as prostheses, which are calibrated according to medical industry standards. Instead, they contain excesses – of seriality and repetition – and escalations – of amplitude and high and low frequencies. The thesis is arranged in three chapters. In the first chapter I situate the main argument of the thesis within discourses of musicology, media and cultural studies, and develop my own terminology. Chapters two and three deal with case studies. In chapter two I investigate jukebox listening in 1950s rock’n’roll culture, whilst in chapter three I explore sound system listening in disco and club culture from the 1970s to the 1990s. The terminology developed in chapter one enables a comparison of the case studies.