Konstruktion eines innovativen 3D Modells der Schallleitungskette des Mittelohres für die Simulation mittels Finite-Elemente-Methode

(1)

Konstruktion eines innovativen 3D Modells der Schallleitungskette

des Mittelohres für die Simulation

mittels Finite-Elemente-Methode

INAUGURAL – DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer

Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae -

(Dr. med. vet.)

vorgelegt von Susanne Bradel

Bad Kreuznach

Hannover 2015

(2)

(3)

Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover Prof. Prof. h.c. Dr. med. T. Lenarz

Klinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde Medizinische Hochschule Hannover

1. Gutachterin(nen)/Gutachter: Prof. Dr. med. vet. M. Fehr Stiftung Tierärztliche Hochschule Prof. Prof. h.c. Dr. med. T. Lenarz Medizinische Hochschule Hannover

2. Gutachterin(nen)/Gutachter: Prof. Dr. M. Kietzmann

Stiftung Tierärztliche Hochschule

Tag der mündlichen Prüfung: 05.05.2015

Diese Dissertation entstand im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 599

„Zukunftsfähige bioresorbierbare und permanente Implantate aus metallischen und keramischen Werkstoffen“ im Teilprojekt D1 „Funktionalisierte Mittelohrprothesen“, gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).

(4)

Meiner Familie und Freunden

(5)

S. Bradel, L. Doniga-Crivat, S. Besdo, F. Duda, M. Fehr, T. Lenarz, N. Prenzler, G. Brandes

An enhanced 3D Model of the human middle ear Biomed Tech 2014; 59 (s1) DOI 10.1515/bmt-2014-5014

S. Bradel, L. Doniga-Crivat, S. Besdo, F. Duda, M. Fehr, T. Lenarz, N. Prenzler, G. Brandes

Innovative 3D model of the human middle ear with a histological micro grinding method: A comparative study with μCT

Submitted

(6)

Vorträge:

S. Bradel, L. Doniga-Crivat, S. Besdo, N. K. Prenzler, M. Fehr, T. Lenarz, G. Brandes

Creating a detailed histological 3D model of the human middle ear ossicles Doktorandenseminar des Moduls Graduiertenkolleg Sonderforschungsbereich 599, Institut für Kontinuumsmechanik, Leibniz-Universität, Hannover, Germany (17.02.2014)

Creating a detailed 3D model of the human middle ear ossicles

Lab Meeting Otolaryngology als Teil des Curriculums des Zentrums für Systemische Neurowissenschaften und der Curricula der PhD-Programme Hören und Auditory Science, Medizinische Hochschule, Hannover, Germany (09.07.2014)

Poster, inkl. Postervortrag:

An enhanced 3D model of the human middle ear

48^th DGBMT Annual Conference, 8.-10.10.2014 Hannover, Germany S. Bradel, L. Doniga-Crivat, S. Besdo, N. K. Prenzler, M. Fehr, T. Lenarz, G. Brandes

Konstruktion eines innovativen 3D Modells des humanen Schallleitungsappa- rates basierend auf histologischen Schliffbildern

14. Jahrestagung der Deutschen Akademie für HNO-Heilkunde, Kopf- und Hals- Chirurgie e.V., 13.05.-16.05.2015, Berlin, Germany

Eingereicht am 28.11.2014

(7)

2.1. Anatomie des Mittelohres der Säugetiere ...13

2.1.1. Embryologie ...14

2.1.2. Anatomie ...16

2.2. Erkrankungen des Mittelohres ...22

2.2.1. Pathologie bei Haustieren ...22

2.2.2. Pathologie beim Menschen ...24

2.3. Diagnostische Verfahren ...27

2.3.1. Diagnostische Untersuchungen der Mittelohrerkrankungen beim Kleintier ...27

2.3.2. Diagnostische Untersuchungen der Mittelohrerkrankungen beim Menschen ...29

2.4. Therapie ...30

2.4.1. Operative Therapie in der Veterinärmedizin ...30

2.4.2. Operative Therapie in der Humanmedizin ...34

2.5. Finite-Elemente Analyse des Mittelohres ...37

3. Material und Methoden ... 43

3.1. Probenumfang zur exemplarischen Untersuchung ...43

3.2. Mikro-Computertomographische Untersuchung ...44

3.3. Feinschliffverfahren ...44

3.4. Dreidimensionales Modellieren ...45

3.5. Definition des Koordinatensystems im Cavum tympani ...47

3.6. Simulation des Schwingungsverhaltens mittels FEM ...47

4. Ergebnisse ... 55

4.1. Ligamente der Gehörknöchelchen ...55

4.2. Muskeln der Gehörknöchelchen ...57

4.3. Gelenke der Gehörknöchelchen ...58

4.4. Blutversorgung des Mittelohrs ...58

4.5. Binnenstrukturen der Gehörknöchelchen ...61

4.5.1. Schliffbilder ...61

4.5.2. μCT ...63

4.5.3. Quantitativer Vergleich in μCT und Histologie ...64

4.6. Ergebnisse der Simulationen des Schwingungsverhaltens ...65

4.6.1. Einfluss der inneren Strukturen ...65

4.6.2. Einfluss der Ligamente ...66

4.6.3. Einfluss der Materialkennwerte der Gelenke ...68

5. Diskussion ... 71

5.1. Histologische Analyse ...71

5.2. Dreidimensionale Rekonstruktion ...80

5.3. Simulation des Schwingungsverhaltens ...83

(8)

9. Abbildungen ... 107

10. Diagramme ... 127

11. Originaldaten ... 135

11.1. Simulationsergebnisse der inneren Strukturen bei 80 dB ... 135

11.2. Simulationsergebnisse der inneren Strukturen bei 90 dB ... 140

11.3. Simulationsergebnisse der Ligamente ... 145

11.3.1. Simulationsergebnisse des Lig. incudis posterius ... 150

11.3.2. Simulationsergebnisse ohne Ligamente des Incus ... 155

11.3.3. Simulationsergebnisse ohne Ligamente des Malleus ... 160

11.3.4. Simulationsergebnisse ohne Lig. anulare stapedis ... 165

11.4. Simulationsergebnisse der Gelenke... 170

12. Erklärung über die selbstständige Anfertigung der Arbeit .... Fehler! Textmarke nicht definiert. 13. Danksagungen ... 175

(9)

Abb. Abbildung

Art. Articulatio

BAER brainstem auditory evoked response

bzw. beziehungsweise

ca. circa

CT Computertomographie

dB Dezibel

3D dreidimensional

E-Modul Elastizitätsmodul

FE Finite Elemente

FEA Finite Elemente Analyse

FEM Finite Elemente Methode

FMT floating mass transducer

For. Foramen

Gl. Glandula

Hz Hertz

LBO lateral bulla osteotomy

LDV Laser Doppler Velocimetry

Lig. Ligamentum

M. Musculus

MPa Megapascal

MRT Magnetresonanztomographie

N. Nervus

OP Operation

pH potentia Hydrogenii

PORP partial ossicular replacement prosthesis

Proc. Processus

Rec. Recessus

SFB599 Sonderforschungsbereich 599

TECA total ear canal ablation

TORP total ossicular replacement prosthesis

VBO ventral bulla osteomy

VORP vibranting ossicular prosthesis

VSB Vibrant Soundbridge

µCT Mikro-Computertomographie

μV Mikrovolt

z.B. zum Beispiel

°C Grad Celsius

(10)

(11)

11

1. Einleitung

Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 599 (SFB599) „Zukunftsfähige bioresorbierbare und permanente Implantate aus metallischen und keramischen Werkstof- fen“, Teilprojekt D1-Funktionalisierte Mittelohrprothesen entstand die Pilotuntersu- chung zur Methodik der Konstruktion einer neuen verbesserten Simulation der menschlichen Gehörknöchelchenkette aus histologischen Feinschliffen. Zusätzlich dient diese Arbeit als modellhafte Erarbeitung und als vorbereitende Studie, um ver- gleichbare Mittelohrimplantate auch beim Kleintier zu etablieren, denn Taubheit raubt nicht nur dem Menschen eine wichtige Sinneswahrnehmung, auch unsere Haustiere können davon betroffen sein.

Die häufigste Ursache für eine erworbene Schallleitungstaubheit beim Kleintier sind Entzündungen des Mittelohres oder des äußeren Gehörganges, aber auch angebo- rene Missbildungen kommen vor (S^TRAIN 1996). Auch eine Verlegung der Schalllei- tungsorgane durch neoplastische Zubildungen kann die Ursache für eine Schalllei- tungstaubheit sein (G^ATES&M^ILLS 2005; B^{ACH ET AL}. 2013). Schwerhörige Tiere haben oft dieselben Probleme wie schwerhörige Menschen: Sie können nicht mehr ak- tiv am sozialen Leben teilnehmen und neigen daher zu Lethargie und Depression.

Auch verlieren sie mit zunehmender Taubheit die Lust an der Interaktion mit ihrem Besitzer oder ihren Artgenossen und neigen zu andauernden Lautäußerungen (HOUPT &BEAVER 1981). Neben einer zunehmenden Schreckhaftigkeit können taube oder schwerhörige Hunde und Katzen sogar zur Aggression neigen, ebenfalls sind sie häufiger Opfer von Verkehrsunfällen (STEFFEN &JAGGY 1998).

Zur Beurteilung des Nutzens von Mittelohrimplantaten ist es wichtig, zuvor die genaue Schallübertragung vom Trommelfell über die Gehörknöchelchen bis auf die Pe- rilymphe des Innenohres am gesunden Ohr zu evaluieren. Dafür wird zuerst eine dreidimensionale (3D) Rekonstruktion der entsprechenden Strukturen angefertigt und im Anschluss simuliert. Die dafür benötigten 3D Modelle werden in dieser Arbeit durch die innovative Kombination der Feinschlifftechnik mit einer µCT Untersuchung derselben Probe ermittelt. Ohne den Einsatz von Tierexperimenten lässt sich dabei

(12)

12

der Einfluss verschiedener Parameter direkt ermitteln. Die Ergebnisse dieser Unter- suchungen können dazu verwendet werden, neue Prothesen am Computer auf ihre möglichst physiologische Schallüberleitung zu prüfen. Ebenso können Komplikatio- nen, die durch das Einsetzen von Mittelohrprothesen entstehen, wie zum Beispiel das Verkippen von Prothesen im Cavum tympani oder das Zerstören des Trommel- fells durch den Druck, den die Prothese darauf ausübt, frühzeitig erkannt werden.

(13)

13

2. Literaturübersicht

2.1. Anatomie des Mittelohres der Säugetiere

Alle Nichtsäuger, wie zum Beispiel Reptilien und Vögel, besitzen als Gehörknöchel- chen nur einen einzigen Knochen, das Collumella auris. Ihr primäres Kiefergelenk wird durch das Os articulare und quadratum gebildet, die sich beim Säugetier (Mammalia) zu Malleus und Incus umgewandelt haben. Der Stapes der Säuger entstand hingegen aus dem Hyalbogen und dem Collumella auris und ist wie dieses mit seiner Fußplatte syndesmotisch im Fenestra vestibuli ovalis eingefügt. Somit ist das Articulatio incudo-malleare der Säugetiere homolog zum Quadrato-Articulargelenk, dem primären Kiefergelenk der Nichtsäuger (S^TARCK 1979).

Die Gehörknöchelchen der Säugetiere befinden sich im Cavum tympani der Pars petrosa ossis temporalis und verbinden als Schallleitungskette das äußere Ohr mit dem Innenohr. Evolutionsgeschichtlich ist dieser Schallleitungsapparat aus einer Umbildung des primären Kiefergelenkes entstanden. Ein charakteristisches Kennzei- chen der Säugetiere ist somit die Ausbildung eines sekundären Kiefergelenkes, aus dem das funktionelle Kiefergelenk entstand, sowie die Ausbildung der drei Ge- hörknöchelchen Malleus, Incus und Stapes.

Die Form der Gehörknöchelchen ist dabei in den verschiedenen Stammeslinien der Beuteltiere (Metatheria) und Plazentatiere (Eutheria) mannigfaltig, vom Grundaufbau sind sie aber bei allen Säugetieren gleich. Die Kloakentiere (Monotremata) haben dabei allerdings die größte Anzahl an Abweichung in Bezug auf die Merkmale der Gehörknöchelchen der anderen Theria. Sie besitzen zum Beispiel ein sehr großes Os goniale, einen kleinen Caput mallei, die Lage des Incus kann variieren, es kann ein columelliformer Stapes vorkommen und sogar der M. stapedius kann fehlen. Die- se Merkmale unterstreichen die Sonderstellung der Ursäuger (Prothotheria) in der Systematik der Mammalia (S^TARCK 1979).

(14)

14 2.1.1. Embryologie

Während das Ohr beim ausgewachsenen Säugetier als eine Einheit erscheint und neben dem Hörorgan auch das Gleichgewichtsorgan im Innenohr enthält, entwickelt es sich aus drei verschiedenen Anteilen:

Das äußere Ohr entsteht aus der Schlundfurche sowie aus den sechs sie umgeben- den Ohrmuschelhöckern. Das Mittelohr verbindet als Schallleitungsorgan das äußere Ohr mit dem Innenohr und entwickelt sich aus dem ersten Kiemenbogen. Das In- nenohr, das die übertragenen Schallwellen in Nervenimpulse umwandelt und gleich- zeitig auch das Gleichgewichtsorgan enthält, stammt vom ektodermalen Ohrbläs- chen ab (STARCK 1982; SCHNORR &KRESSIN 2006; SADLER 2008).

Das Mittelohr wird vom Cavum tympani umschlossen, welches sich vom Entoderm der ersten Schlundtasche ableitet. Durch ein rasches laterales Wachstum der ersten Schlundtasche kommt diese mit dem Boden der ersten ektodermalen Schlundfurche in Kontakt, sodass sich der distale Teil der Schlundtasche, der Recessus (Rec.) tu- botympanicus, zur primitiven Paukenhöhle erweitert. Der proximale Teil der Schlund- tasche bleibt eng und bildet so die spätere Tuba auditiva, welche die Paukenhöhle mit dem Epipharynx verbindet (S^ADLER 2008; S^CHNORR& K^RESSIN 2006; S^TARCK 1982).

Die Gehörknöchelchen selbst entwickeln sich aus dem Mesenchym unterschiedlicher Kiemenbögen. Während Caput und Collum mallei sowie Corpus incudis sich aus dem Mesenchym des ersten Kiemenbogens entwickeln, entstehen das Manubrium mallei und der Processus (Proc.) longum incudis sowie der Vorläufer des Stapes aus dem zweiten Kiemenbogen. Die Fußplatte des Stapes entsteht zum Teil aus dem Mesenchym des zweiten Kiemenbogens, zum Teil aber auch aus der Ohrkapsel.

Die Geschwindigkeit der Entwicklung der einzelnen Strukturen hängt stark mit der unterschiedlich langen Tragezeit der Säugetiere zusammen. Bei einer Maus zum Beispiel entwickeln sich die Gehörknöchelchen schon zwischen dem 12. und 15. Tag der Fetogenese (MASUDA ET AL. 1986), beim Menschen sind die ersten Anlagen der Gehörknöchelchen ab der vierten Woche zu erkennen (O’RAHILLY & MÜLLER 2001).

Vor allem beim Menschen sind die zeitlichen Abläufe der Entwicklung des Mitteloh- res aber sehr genau erforscht: Die Gehörknöchelchen des Menschen bleiben bis in

(15)

15

den achten Monat der Schwangerschaft im Mesenchym eingebettet, welches sich erst dann beginnt aufzulösen. Während Woche drei bis vier der menschlichen Ent- wicklung verwandelt sich der mesenchymale Grundbau der Gehörknöchelchen in Knorpel, und in der 16. Woche bilden sich erste Verknöcherungskerne im Knorpel am Übergangsbereich von Caput zu Collum mallei sowie im Crus longum incudis (A^RS 1989; YOKOYAMA ET AL. 1999). Beim Umbau des primitiven Knorpels zu Kno- chen entstehen außerdem primitive Knochenmarksräume. In der 20. Woche der Fe- togenese beim Menschen haben sich die Ossifikationszentren auf die kompletten Gehörknöchelchen mit Ausnahme der incudo-mallearen Gelenkregion, des Crus breve incudis und des Manubrium mallei ausgebreitet (ANSON ET AL. 1948). Zu dieser Zeit enthalten der Caput mallei und der Corpus incudis noch primitive Knochen- marksräume, während diese in den anderen Regionen von Malleus und Incus schon durch ein Blutgefäßsystem ersetzt werden. Im Alter von 25 Monaten sind alle Kno- chenmarksräume in den menschlichen Mittelohrknochen verschwunden und durch ein Blutgefäßsystem ersetzt worden (YOKOYAMA ET AL. 1999).

Während der ersten drei bis vier Monate der embryonalen Entwicklung des Men- schen erscheint der Stapes als plumper Knorpelring. Erst im vierten bis fünften Mo- nat der Schwangerschaft entwickelt sich ein Ossifikationskern nahe der Fußplatte des Stapes. Von diesem Kern ausgehend, dehnt sich die Verknöcherung des Stapes in die beiden Crura aus und verwandelt den Knorpel in Knochen, während das Peri- chondrium unangetastet bleibt. Ab diesem Zeitpunkt divergiert die weitere Entwick- lung des Stapes von der der anderen Gehörknöchelchen: In der entstehenden Mark- höhle innerhalb der Crura stapedis verbleiben nur geringe Mengen an Knorpel, die sich später zu Knochen umwandeln könnten, weshalb der Stapes im fünften bis sechsten Monat seiner Entwicklung immer noch die Form eines plumpen Knorpelrin- ges hat. Während dieses Zeitpunktes besitzen die Crura des Stapes allerdings schon ihre hohle Form und sind mit Periost überzogen. Diese finale Form erhalten die Crura durch die Osteoklasten, die den konkaven Teil der Crura entfernen, während das Periost über die neu entstandene Oberfläche wächst. Das Capitulum stapedis ossifi- ziert im Gegensatz zu den Crura wieder in derselben Weise wie die anderen Ge- hörknöchelchen (O^ESTERLE 1933).

(16)

16

Die Bänder der Gehörknöchelchen entstammen ebenfalls dem embryonalen Mesen- chym. Ende des dritten Entwicklungsmonats des menschlichen Embryos erkennt man schon erste Kondensationszentren im Mesenchym, in denen sich Fibroblasten bilden. Der Beginn liegt zuerst in der Region des späteren Lig. posterior incudis.

Durch die Fibrogenese erkennt man ab dem vierten Monat der Fetogenese beim Menschen die ersten Strukturen der Ligamente. Zu dieser Zeit verlaufen die Fibrillen allerdings noch parallel zur Oberfläche der Gehörknöchelchen. Dieses ändert sich erst nach Abbau des Mesenchyms und Beginn der mechanischen Belastung der Li- gamente bei ihrer physiologischen Funktion und kann bis zum Ende des zweiten Le- bensjahres eines Kindes andauern (H^ARTWEIN&R^AUCHFUSS 1987).

Aus der Tuba auditiva breitet sich während des dritten bis siebten Monats der embryonalen Entwicklung eine entodermale epitheliale Auskleidung über die primitive Paukenhöhle aus. Sie wird in Saccus anticus, Saccus medius sowie in Saccus superior und Saccus posterior unterteilt (HAMMAR 1901; PROCTOR 1964). Diese wachsen in unterschiedliche Richtungen innerhalb der Paukenhöhle und bilden an ihren Kon- taktstellen zueinander Schleimhautfalten, die das Cavum tympani in pneumatisierte Kompartimente unterteilen. Ebenfalls umhüllen die Schleimhautsäcke die Gehörknö- chelchen und bilden so deren mukosalen Überzug. Innerhalb der Schleimhautfalten sind die Blutgefäße sowie die Ligamente der Gehörknöchelchen eingebettet, weshalb man die Schleimhautfalten auch Mesenterium des Mittelohres nennt (ANSON ET AL. 1948; ZENEV ET AL. 2006; SADLER 2008).

2.1.2. Anatomie

Das Cavum tympani wird bei allen Säugetieren in drei Abschnitte eingeteilt: Das dor- sal gelegene Epitympanicum, in der Mitte das Mesotympanicum und das ventral gelegene Hypotympanicum. Letzteres wird bei einigen Haussäugetieren allerdings durch die dünnwandige, knöcherne Blase, die Bulla tympanica, repräsentiert. Bei Fleischfressern (Carnivoren) wie Hunden und Katzen bildet die Bulla tympanica eine glatte, halbkugelige Blase, die die Schädelbasis ventral überragt. Bei der Katze ist diese Bulla durch ein an der Vorderwand entspringendes, horizontales Septum in

(17)

17

einen ventralen und einen dorsalen Anteil geteilt, welcher die Bulla allerdings nicht völlig teilt, sodass die beiden Etagen miteinander kommunizieren können. Beim Hund schiebt sich von der nasolateralen Wand nur ein kleines Septum vor, welches allerdings mit kleinen kugelförmigen Spitzen versehen ist (NICKEL ET AL. 2004). Das Schwein besitzt zwar ein relativ enges Cavum tympani, dafür aber eine mächtige, die Schädelbasis überragende, kegelförmige Bulla tympanica, die durch spongiöse Kno- chenbälkchen in viele Cellulae tympanicae unterteilt wird (NICKEL ET AL. 2004). Das Rind besitzt eine bilateral komprimierte Bulla tympanica, welche durch einen kräfti- gen, oroventral gerichteten Proc. muscularis gekennzeichnet ist. Zusätzlich ist die Bulla durch eine Vielzahl von großen und kleinen Cellulae tympanicae gekammert.

Hingegen besitzen die kleinen Wiederkäuer wie Schaf und Ziege eine ungekammer- te, glattwandige und einheitliche Bulla tympanica (NICKEL ET AL. 2004). Das Pferd besitzt im Gegensatz zu den anderen Haussäugetieren eine flache, die Schädelbasis kaum überragende Bulla tympanica. Diese ist allerdings durch flache Cellulae tympanicae an der ventralen Wand nischenartig unterteilt (NICKEL ET AL. 2004).

Im Vergleich zu größeren Säugetieren besitzen die kleinen wie Mäuse und Kanin- chen eine verhältnismäßig große Bulla tympanica (Abb. 1).

Das Hypotympanicum des Menschen befindet sich sehr tief, noch unterhalb des un- teren Trommelfellrandes. Außerdem besitzt der Mensch keine Bulla tympanica, da- hingegen ist der durch den Rec. epitympanicus und das Antrum mastoideum mit dem Cavum tympani verbundene Proc. mastoideus pneumatisiert (WALDEYER 2002).

Der größte Anteil der Wandungen des Cavum tympani der Säugetiere wird durch die Pars tympanica ossis temporalis gebildet. Nur die mediale Wand hat ihren Ursprung in der Pars petrosa ossis temporalis (NICKEL ET AL. 2004). Die Paries tegmentalis begrenzt den Rec. epitympanicus mit seiner Pars cupularis, die das Epitympanicum repräsentiert. Die mediale Wand des Mesotympanicum wird auch als Paries labyrin- thicus bezeichnet, an ihr befindet sich das Promontorium, welches sich in die Bulla tympanica vorwölbt, sowie das Fenestra vestibuli ovalis. Dieses ist durch die Basis stapedis verschlossen. Etwas caudodorsal des Fenestra vestibuli ovalis befindet sich das durch die Membrana tympanica secundum verschlossene Fenestra cochleae, welches auch Schneckenfenster genannt wird. Die Hinterwand wird durch die Pars

(18)

18

mastoideus sowie die Pars tympanica gebildet. Die Vorderwand des Cavum tympani wird bei den Fleischfressern als Paries tubarius bezeichnet, da sie den rinnenförmi- gen, medial am Proc. muscularis verlaufenden knöchernen Teil der Pars ossea tubae auditivae mit seinem Ostium tympanicum beherbergt.

Durch seine Verbindung über die Tuba auditiva mit dem Epipharynx wird das Cavum tympani von Atemluft durchströmt, welche zum Teil von der Schleimhaut des Mittel- ohres resorbiert wird. Diese zarte Schleimhaut besteht größtenteils aus einschichti- gem Plattenepithel, zum Teil auch aus Flimmerepithel. Sie kleidet das gesamte Ca- vum tympani aus und überzieht die Gehörknöchelchen, ebenso umspannt sie auch gekröseartig die Ligamente der Gehörknöchelchen. In der Schleimhaut des Mitteloh- res können zudem auch Lymphfollikel eingelagert sein.

Während des Hörvorganges wird der Schall, der durch den äußeren Gehörgang auf das Trommelfell trifft, über die Gehörknöchelchen Malleus, Incus und Stapes auf die Perilymphe des Innenohres übertragen (Abb.2). Das Trommelfell grenzt somit das Mittelohr vom äußeren Gehörgang ab. Es ist durch einen Faserknorpelring (Anulus fibrocartilagineus) im Sulcus tympanicus der Pars squamosa ossis temporalis in einem beim Menschen und Pferd etwa 45° betragenden Winkel befestigt. Dieser ver- läuft dabei von außen oben hinten diagonal nach innen unten vorne (KIRSCH 2011;

NICKEL ET AL. 2004). Die Form des Trommelfells ist beim Hund eher löffelförmig und sehr schräg gestellt. Bei Größe und Form gibt es allerdings große rassebedingte Un- terschiede (NICKEL ET AL. 2004). Das Trommelfell der Katze hat einen nach lateral ausgezogenen Rand, wohingegen das Trommelfell des Schweins und Kaninchens fast kreisrund ist, beim Schaf ist es eher länglich und schmal, beim Rind hingegen regelmäßig queroval.

Durch die Verwachsung des Trommelfells mit dem Manubrium mallei bildet das Trommelfell einen nach innen gerichteten Trichter, dessen Spitze Umbo genannt wird (Abb. 2). Durch zwei senkrecht zueinander verlaufende Linien wird das Trom- melfell beim Menschen in vier Quadranten geteilt: Die von oben nach unten verlaufende Linie folgt der Verwachsungslinie des Manubrium mallei und wird Stria mallearis genannt, die senkrecht dazu verlaufende Linie kreuzt die Stria mallearis im Umbo.

Zusätzlich unterteilt man das Trommelfell der Säugetiere noch in einen spannungslo-

(19)

19

sen Teil, Pars flaccida tympanica (Shrapnell-Membran), der oberhalb des Manubrium mallei in der Incisura tympanica liegt und in einen gespannten Teil, Pars tensa tympani (KIRSCH 2011). Die Pars tensa membrana tympanica besitzt auf ihrer dem Meatus acusticus externus zugewandten Seite ein mehrschichtiges Plattenepithel, welches die Pars tensa silbrig glänzen lässt. Auf der, der Paukenhöhle zugewandten Seite befindet sich hingegen ein einschichtiges Plattenepithel. Beide Epithelien sitzen auf einer Basalmembran, welche wiederum mit der Lamina propria verbunden ist.

Die Bindegewebsfasern in der Lamina propria verlaufen im äußeren Bereich radiär, weshalb es dort Stratum radiatum genannt wird, im inneren Bereich verlaufen sie hingegen zirkular, weshalb dieser Bereich Stratum circulare genannt wird. Beide Fa- sersysteme verbinden sich am Rand des Trommelfells zum Anulus fibrocartilagineus, um das Trommelfell mit dem Knochen im Sulcus tympanicus zu verbinden. Im Ge- gensatz zur Pars tensa besitzt die Pars flaccida keine Lamina propria. Das Stratum cutaneum mit seinem mehrschichtigen Plattenepithel ist somit nur durch eine Basal- membran vom Stratum mucosum getrennt (PROBST ET AL. 2000).

Mitte des 16. Jahrhunderts wurden die menschlichen Mittelohrknöchelchen von den Anatomen Andreas Vesalius (1514-1564) und Giovanni Filippo Ingresa (1510-1580) entdeckt (MUDRY 1999; POLITZER 1907): Ingresa entdeckte und beschrieb als erster den Stapes; Vesalius beschrieb kurz darauf Malleus und Incus.

Der Malleus liegt im Rec. epitympanicus und ist bei den Haussäugetieren der größte der drei Gehörknöchelchen (Abb. 2). Er besitzt einen abgerundeten Kopf (Caput mallei), mit dem er mit dem Körper des Incus (Corpus incudis) durch das rostral ge- richtete Articulatio incudo-mallearis (Hammer-Amboss-Gelenk) in Form eines Articu- latio sellaris artikuliert (GRAY & WILLIAMS 1998). Neben dem Caput mallei befinden sich am Corpus mallei noch der Hammergriff (Manubrium mallei) und zwei Fortsätze, der Proc. lateralis und anterior. Medial am Collum befindet sich der Proc. muscularis, an dem der M. tensor tympani seinen sehnigen Ansatz findet (NICKEL ET AL. 2004), dieser fehlt allerdings beim Menschen. Am Caput des Hammers setzt das Lig. mallei superior an, welches den Caput mallei an der Decke der Paukenhöhle befestigt. Am Proc. mallei laterale befindet sich das Ligamentum mallei laterale, das den Hammer

(20)

20

mit der oberen Wand des äußeren Gehörganges verbindet. Das Manubrium des Mal- leus ist auf der lateralen Seite mit dem Trommelfell verwachsen und bildet so den nach innen gerichteten Trichter des Trommelfells. Beim Kaninchen hat das Manubri- um einen dreieckigen Querschnitt und besitzt eine nach medial schmaler werdende Struktur (KURTUL ET AL. 2003). Der Proc. anterior des Malleus ist nach vorne, unten gerichtet und ragt in die Fissura petrotympanica, in welcher er durch das Ligamen- tum mallei anterius befestigt ist (KIRSCH 2011).

Der Incus besitzt neben seinem Corpus ein Crus breve und ein Crus longum incudis, welches laut einiger Veröffentlichungen zum Beispiel beim Hund syndresmotisch mit dem kleinen, scheibenförmigen Os lenticulare (Linsenbein) verbunden ist und so mit dem Stapes artikuliert (NICKEL ET AL. 2004; E^VANS&D^EL^AHUNTA 2012). Andere Auto- ren haben allerdings bei ihren Untersuchungen feine knöcherne Verwachsungen zwischen Crus longum und Os lenticulare festgestellt, sodass zur Zeit fragwürdig ist, ob es sich um eine separate Knochenstruktur handelt oder nicht (FUNNELL ET AL. 2005). Beim Menschen, dem Gerbil, der Ratte, der Katze und dem Kaninchen ist das Os lenticulare mit dem Incus verwachsen und wird deshalb als Proc. lenticularis be- zeichnet (Abb. 2) (KIRSCH 2011; SALIH ET AL. 2012).

Die Facies articularis des Corpus incudis artikuliert in der Articulatio incudo-mallearis mit dem Caput des Malleus. Durch das Ligamentum incudis superior ist der Corpus des Incus mit dem Paukenhöhlendach verbunden, das Crus breve incudis wird hingegen durch das Ligamentum incudis posterius am Boden des Antrum mastoideum befestigt. Parallel zum Manubrium mallei verläuft das Crus longum incudis senkrecht nach unten und artikuliert über den konvexen Proc. lenticularis in der Articulatio incudo-stapedialis (Hammer-Amboss-Gelenk) mit dem lateralwärts gerichteten, konkaven Caput stapedis. Dieses Gelenk stellt eine Enarthrosis spheroidea dar (GRAY &

WILLIAMS 1998).

Der Stapes besitzt neben seinem Caput zwei Schenkel, den etwas kürzeren vorde- ren Schenkel (Crus anterius) und den gebogenen, längeren und hinteren Schenkel (Crus posticus) (Abb. 2). Die Fußplatte des Stapes (Basis stapedis) ist durch das ringförmige Lig. anulare stapedis im ovalen Fenster (Fenestra vestibularis) befestigt.

(21)

21

Die drei Gehörknöchelchen sind allerdings nicht nur durch Ligamente im luftgefüllten Cavum tympani befestigt, sondern auch durch die beiden Binnenmuskeln des Mittel- ohrs in einem gespannten Zustand gehalten, um die Schallübertragung zu ermögli- chen, bzw. zu regulieren (Abb. 3). Der M. tensor tympani hat seinen Ursprung ober- halb der Ohrtrompete im Semicanalis musculus tensoris tympani. Bemerkenswert an seinem Verlauf ist der fast neunzig Grad betragende Knick am Löffelfortsatz (Proc.

cochleariformis), der den Verlauf des Muskels nach lateral umlenkt, wo er dann am Manubrium mallei ansetzt. Innerviert wird der M. tensor tympani durch den Nervus tensoris tympani, einen Ast des Nervus mandibularis. Durch Kontraktion des Muskels wird der Malleus nach medial gezogen und somit das Trommelfell gespannt. Dies schützt durch die dadurch gesteigerte Schallreflektion am Trommelfell das Innenohr vor zu hohen Schalldrücken. Bei den Fleischfressern besitzt dieser Muskel eine eher runde Form und ist nicht wie beim Pferd, Schaf oder Schwein stark von Fettgewebe durchsetzt. Die Katze besitzt neben quergestreiften Muskeln vom langsamen und schnellen Typus auch noch glatte Muskelfasern, deren Funktion bis jetzt noch nicht geklärt ist (NICKEL ET AL. 2004).

Ein weiterer Binnenmuskel des Mittelohrs ist der M. stapedius (Abb. 3). Der Ursprung dieses kleinen Muskels liegt an der Eminentia pyramidalis, von wo der Muskel late- ralwärts zieht und im Bereich des Collum stapedialis inseriert. Innerviert wird dieser Muskel vom Nervus stapedius des Nervus facialis. Durch die Kontraktion des Mus- kels wird das Lig. anulare gespannt und die Fußplatte des Stapes im ovalen Fenster verkantet. Somit werden die Schwingungen der Basis stapedialis im ovalen Fenster verringert, dadurch die Empfindlichkeit des Gehörs angepasst und intrinsische Ge- räusche bei der Lautäußerung verringert (KIRSCH 2011) (Abb. 3).

Neben den Gehörknöchelchen mit ihren Muskeln und Ligamenten verläuft auch noch die Chorda tympani durch die Paukenhöhle. Sie entspringt aus dem Stamm des N.

facialis und verlässt den Facialiskanal nah dem inneren Ende des äußeren Gehör- gangs, um zwischen Malleus und Incus nahe der Pars flaccida des Trommelfells durch das Cavum tympani zu ziehen. Durch die Fissura petrotympanica verlässt sie das Cavum tympani wieder. Ebenso wie die anderen Strukturen des Mittelohres, ist

(22)

22

auch die Chorda tympani von Mukosa umschlossen (KIRSCH 2011; NICKEL ET AL. 2004).

2.2. Erkrankungen des Mittelohres

Die Schwerhörigkeit ist ein Symptom, welches man anhand der Pathologie in ver- schiedene Kategorien einteilt, je nachdem in welchem Bereich eine Schädigung des Ohres vorliegt:

- Schallleitungsschwerhörigkeit / Mittelohrschwerhörigkeit - Schallempfindungsschwerhörigkeit / Innenohrschwerhörigkeit - kombinierte Schallleitungs- und Schallempfindungsschwerhörigkeit - zentrale Schwerhörigkeit durch Störung im Bereich der Hörbahn

Eine Schallleitungsschwerhörigkeit kann durch eine Verlegung des Gehörganges sowie bei Erkrankungen und Missbildungen des Mittelohres entstehen.

2.2.1. Pathologie bei Haustieren

Die Entzündung des äußeren Gehörganges oder des Mittelohres ist die häufigste Form einer erworbenen Schallleitungstaubheit bei Hund und Katze. Auch kann eine übermäßige Produktion von Zerumen eine Stenose oder einen vollständigen Ver- schluss des äußeren Gehörgangs mit sich führen (STRAIN 1996; BACH ET AL. 2013).

Oftmals ist auch eine Allergie Ursache einer Otitis externa mit einer sekundär entstehenden Otitis media (GOTTHELF 2008). Eine neoplastische Zubildung kann ebenfalls als Ursache für den Verschluss des äußeren Gehörganges verantwortlich sein.

Die Otitis externa ist beim Hund fast immer mit einer Otitis media vergesellschaftet, welche aber nur selten erkannt wird (HARVEY ET AL. 2001; LITTLE ET AL. 1991). Diese entwickelt sich beim Hund in den meisten Fällen durch eine Ausbreitung der Otitis externa und eher selten durch eine aufsteigende Infektion über die Tuba auditiva. Bei einer nur unilateral auftretenden Otitis media sind oft Fremdkörper, die das Trommel- fell perforieren, Ursache der Erkrankung, aber auch Polypen oder Neoplasien wie Fibrome und Plattenepithelkarzinome müssen in Betracht gezogen werden. Oft sind

(23)

23

die bei einer Otitis media isolierten Keime dieselben, die auch bei einer Otitis externa isoliert werden: Staphylococcus intermedius, Pseudomonaden, Escherichia coli und Malassezia pachydermatis (COLE ET AL. 1998).

Im Gegensatz zum Hund kommt es beim Kaninchen meist durch eine aufsteigende Infektion über die Tuba auditiva beim Kaninchenschnupfen-Komplex zu einer Otitis media. Die Prävalenz einer Otitis media im Zusammenhang mit einer Kaninchen- schnupfeninfektion kann bis zu 80% betragen (DEEB ET AL. 1990). Haupterreger sind daher beim Kaninchen Pasteurella multocida aber auch andere Keime wie Bordetella bronchiseptica, Streptokokken, Staphylokokken oder Pseudomonaden (E^WRINGMANN 2010; FEHR ET AL. 2014; DEEB ET AL. 1990). Auch durch eine Perforation des Trom- melfells bei einer Ohrräudeinfektion kann es durch sekundäre Keime wie Staphylo- kokken zu einer Otitis media beim Kaninchen kommen (EWRINGMANN 2010). Eine Otitis media kann mit oder ohne Flüssigkeitsansammlung im Mittelohr vor allem bei der Katze vorkommen. Die sekretorische Otitis media tritt allerdings auch beim Cava- lier King Charles Spaniel auf, wobei die genaue Pathogenese dort noch nicht eindeu- tig geklärt ist. Vermutet wird aber eine erbliche Ursache, die zu einer vermehrten Mukosproduktion der Mittelohrschleimhaut führt (STERN-BERTHOLTZ ET AL. 2003).

Bei der Katze ist eine Flüssigkeitsansammlung im Mittelohr oft mit einer Erkrankung des oberen Respirationstraktes verbunden. Dies spricht dafür, dass die Otitis media der Katze mit einer Tubenfunktionsstörung vergesellschaftet ist, was zu einer Ob- struktion der Tuba auditiva führt, wodurch der Druckausgleich im Mittelohr sowie der Abfluss von Sekreten aus dem Mittelohr gestört ist. Durch den verringerten Luft- und Druckausgleich im Mittelohr kommt es zur Luftresorption durch die Mittelohrschleim- haut und somit zu einem Unterdruck in der Paukenhöhle. Dadurch zieht sich das Trommelfell nach innen, wodurch es in seiner Beweglichkeit und somit in der Schall- übertragung eingeschränkt wird. Durch den Unterdruck beginnt zusätzlich die Schleimhaut des Mittelohres anzuschwellen, das Mittelohrvolumen verkleinert sich und das Epithel beginnt mit einer vermehrten Sekretion, sodass bei chronischem Be- stehen ein Seromykotympanum entsteht.

Die häufigsten Symptome einer Otitis media bei Hunden und Katzen sind identisch mit denen einer Otitis externa, seltener mit denen einer Otitis interna. Schmerzen

(24)

24

müssen nicht immer auftreten, bzw. die Tiere tolerieren diese. Als Symptome treten Kopfschütteln und Berührungsvermeidung im Ohrbereich auf. Neurologische Symp- tome sind selten. Wenn sie auftreten, schließen sie Kopfschiefhaltung, Ataxie, Nystagmus, Horner-Syndrom oder eine Fazialislähmung mit ein (LITTLE ET AL. 1991).

Beim Kaninchen werden die milden Symptome wie Kopfschütteln sowie Kratzen am Ohrgrund von den Besitzern oft nicht erkannt. Eine Otitis media wird daher häufig erst als Nebenbefund diagnostiziert (EATWELL ET AL. 2013). Allerdings kann auch ein Vestibularsyndrom im Zusammenhang mit einer Otitis media auftreten (FEHR ET AL. 2014).

Die chronische Otitis media führt bei allen Säugetieren zu strukturellen Veränderun- gen des Mittelohres, z.T. mit dauerhaften Trommelfelldefekten. Der Ursprung für die Aufrechterhaltung einer chronischen Otitis media liegt oft in Veränderungen an der Mukosa. Eine akute Mittelohrentzündung, verbleibender Detritus im Mittelohr oder ein durchs Trommelfell eingedrungener Fremdkörper können dafür die Ursache sein.

Otitiden mit Perforationen des Trommelfells oder Fremdkörper hinterlassen Narben auf dem Trommelfell, sodass es dort durch Retraktionen fast immer zu Verklebungen mit den Gehörknöchelchen kommt und durch Epithelabschilferungen auch ein Cho- lesteatom begünstigt wird. Dies sind sich langsam vergrößernde, zystische Verände- rungen innerhalb der Paukenhöhle, die von squamösem Säulenepithel ausgekleidet sind und im Inneren Keratinschuppen enthalten (LITTLE ET AL. 1991). Polypen sind vor allem bei der Katze Ursache von chronischen Mittelohrentzündungen. Diese Polypen bestehen histologisch aus proliferiertem submukösen Bindegewebe, das ödemati- siert ist und entzündliche Infiltrate enthält (VENKER-VAN HAAGEN 2006).

2.2.2. Pathologie beim Menschen

Vor allem im Kindesalter gehören Mittelohrerkrankungen zu den häufigsten Erkran- kungen des Menschen überhaupt (LENARZ & BOENNINGHAUS 2012). Eine Funktions- störung der Tuba auditiva ist an den meisten Schallleitungsschwerhörigkeiten in diesem Alter beteiligt. Durch Einengung des Tubenlumens während des Wachstums, einer Rachenmandelhyperplasie oder einer Gaumenspalte sowie Entzündungen der

(25)

25

Nasennebenhöhlen kommt es zu einem chronischen Tubenmittelohrkatarrh mit ver- mindertem Luft- und Druckausgleich im Mittelohr. Das Sekret des so entstehenden Seromykotympanum wird mit zunehmender Krankheitsdauer zähflüssig („glue ear“) (LENARZ & BOENNINGHAUS 2012) und es können sich Cholesterinkristalle einlagern, die den Erguss bläulich verfärben („Blue ear drum“). Bei älteren Patienten kommen neben einer Nasennebenhöhlenentzündung auch Nasenrachentumore aber auch allergisch bedingte Schleimhauterkrankungen in Betracht.

Eine akute Otitis media ist meist rhinogen durch eine aufsteigende Infektion vom Na- senrachenraum über die Tuba auditiva verursacht und heilt innerhalb von zwei bis drei Wochen aus. Beteiligte Erreger sind zumeist β-hämolysierende Streptokokken, selten kommt es zu einer hämatogenen Infektion durch eine Viruserkrankung. Eine Sonderform der akuten Otitis media ist die bakterielle Scharlach- oder die virale Ma- sernotitis, in deren Verlauf es zu einer nekrotisierenden Entzündung des Mittelohres bis hin zur Mastoiditis kommen kann (LENARZ &BOENNINGHAUS 2012).

Auch Trommelfellperforationen kommen beim Menschen vor. Diese entstehen durch direkte oder indirekte Traumata vor allem im Erwachsenenalter. Zu den direkten Traumata zählen Pfählungsverletzungen durch Streichhölzer, Ästchen oder Watte- stäbchen aber auch Metalltropfen beim Schweißen, Einreißen von Trommelfellnar- ben beim Tauchen oder bei Ohrspülungen sowie durch Verbrennungen oder Verät- zungen des Trommelfells. Indirekte Ursachen einer Trommelfellperforation sind zum Beispiel Explosionstraumata, Ohrfeigen oder der Aufprall eines Balles auf das Ohr.

Im Gegensatz zum Tier sind Trommelfellperforationen allerdings selten Auslöser einer Otitis media (LENARZ &BOENNINGHAUS 2012).

Die chronische Mittelohrentzündung kann mit und ohne irreversible Mittelohrschäden einhergehen. Sie ist meist Folge einer anhaltenden, frühkindlichen Tubenventilati- onsstörung mit rezidivierenden Entzündungen (LENARZ & BOENNINGHAUS 2012). Da- bei kann die Entzündung auf die Schleimhaut begrenzt bleiben (chronische meso- tympanale Otitis media), bei der es nicht zu knöchernen Destruktionen kommt, sie kann aber auch zu einer chronischen Knocheneiterung führen (chronische epitympanale Otitis media), bei der die Entzündung auf benachbarte knöcherne Strukturen übertritt und dort zu Defekten und Läsionen mit zusätzlichen Trommelfellperforatio-

(26)

26

nen führt. Bei einer Trommelfellperforation kann es dann zu einem sekundären Cho- lesteatom kommen, bei dem sich Plattenepithel aus dem Gehörgang durch einen randständigen Trommelfelldefekt ins Mittelohr vorschiebt. Im Gegensatz dazu entsteht das primäre Cholesteatom ohne Trommelfelldefekt. Viele Cholesteatome entstehen allerdings durch eine Ventilationsstörung des Mittelohres infolge einer Tuben- störung oder einer entzündlichen Einengung der Belüftungswege zwischen Meso- und Epitympanum, wodurch es zu einem Unterdruck in der Paukenhöhle kommt und sich Trommelfellretraktionstaschen bilden. In diese schilfert sich über die Jahre Epithel der äußeren Trommelfellschicht ab, sodass sich ein Retraktionscholesteatom bildet (L^ENARZ& BOENNINGHAUS 2012). Cholesteatome bestehen beim Menschen immer aus abgeschilferten, devitalen, geschichteten Epithelmassen und sind von einer Schicht verhorntem Plattenepithel und einer entzündlichen Perimatrix umgeben (LENARZ &BOENNINGHAUS 2012).

Wie beim Kleintier kann das Cholesteatom Ursache eines Entzündungsreizes mit fortschreitendem Knochenabbau sein, welcher auch auf angrenzende Strukturen übergreift. Dabei wird zumeist das Crus longum incudis zerstört, es kann aber auch durch Arrosion der Bogengänge zu einer Labyrinthfistel kommen, oder es können Fazialisparesen oder sogar Meningitiden auftreten.

Sowohl die chronische meso- wie auch epitympanale Otitis media führt klinisch zu Schallleitungsschwerhörigkeiten und rezidivierenden schleimig-eitrigen Sekretionen aus Trommelfelldefekten. Nur selten werden Ohrenschmerzen bemerkt, allerdings kann es durch Knochendestruktion in Richtung Innenohr oder Fazialiskanal zusätz- lich zu Schwindel, Ertaubung und zur Fazialisparese kommen.

Paukenfibrosen, Tympanosklerose oder Versteifung der Gehörknöchelchenkette füh- ren ebenfalls zu einer Schallleitungsstörung.

(27)

27 2.3. Diagnostische Verfahren

2.3.1. Diagnostische Untersuchungen der Mittelohrerkrankungen beim Kleintier

Die Untersuchung des Hörvermögens bei Tieren ist bedeutend schwieriger als beim Menschen, da sie ihre Sinneseindrücke nicht verbal äußern können. Mit einem Oto- skop werden zuerst der äußere Gehörgang und das Trommelfell untersucht. Hierbei können schon erste Hinweise auf eine Schallleitungstaubheit gezogen werden (STEFFEN &JAGGY 1998). Auch mit verschiedenen bildgebenden Verfahren kann das auditorische System bei Hund und Katze dargestellt werden. Im Bereich des Mittel- ohres lassen sich durch bestimmte Lagerungstechniken einige Veränderungen durch Röntgenuntersuchungen erkennen. Einschränkungen in der Beurteilung von Rönt- genaufnahmen gibt es allerdings durch die Überlagerungen der darzustellenden Strukturen mit Teilen des Schädels. Durch den Einsatz von Computertomographie oder Magnetresonanztomographie lässt sich dies allerdings vermeiden.

Ein einfacher akustischer Test, der zeigt, ob ein Tier Geräusche wahrnehmen kann, ist der Test mit einer Trillerpfeife. Dabei wird das Tier in eine ruhige Umgebung verbracht und außerhalb seines Sichtfeldes ein Geräusch erzeugt, das innerhalb seiner normalen Hörfähigkeit liegt. Wendet sich das Tier der Geräuschquelle zu, wird dies als positive Reaktion gewertet. Wird das Tier hingegen weder unruhig noch verändert es sein Verhalten, wird dieses als negative Reaktion bewertet (VENKER-VAN HAAGEN

2006). Dieser Hörtest kann allerdings keine einseitige Taubheit feststellen.

Dazu ist es notwendig, den relativen Hörverlust jedes einzelnen Ohres mit an- spruchsvolleren Methoden zu evaluieren. Das Verfahren der Wahl ist dazu die Hirn- stammaudiometrie (BAER, Brainstem auditory evoked response), die allerdings nur unter Vollnarkose beim Tier durchgeführt werden kann. Bei der BAER werden frühe akustisch evozierte Potentiale (FAEP) gemessen. Diese sind eine Untergruppe der akustisch evozierten Potentiale, die ihre elektrische Quelle in der Hörbahn zwischen Cochlear, dem N. cochlearis bis zum Nucleus olivaris superior, dem Lemniscus lateralis und dem Colliculus inferior haben. Die fünf gemessenen Wellen des FAEP-

(28)

28

Signals sind nach Jewett und Williston mit JI-JV benannt, die den einzelnen Wellen Kerngebiete im Hirnstamm zugewiesen haben.

Für den Hund wurden genaue Referenzwerte für Testfrequenzen und Lautstärke festgelegt (TERHAAR ET AL. 2002), auch für das Kaninchen liegen Messungen vor (ROMANI ET AL. 1991; EMMERICH ET AL. 1990; PETTIGREW &MOREY 1987; MCMULLEN &

G^LASER 1982),für die Katze fehlen allerdings noch verlässliche Werte.

Bei der Hirnstammaudiometrie werden beide Ohren eines Patienten getrennt vonei- nander mit Geräuschen in unterschiedlicher Intensität (dB) und mit unterschiedlichen Frequenzen (Hz) über Kopfhörer mittels Klicklauten stimuliert und die Wellenform der im Hirnstamm gebildeten Aktionspotentialsumme als Amplitude (μV) und Latenzen dargestellt und analysiert. Dafür werden Ableitelektroden subkutan am Gehirnschä- del in Höhe des Hirnstammes positioniert. Die aktive Elektrode wird dabei am Schei- tel angebracht, die Erdungselektrode rostral des Tragus des entsprechenden Ohres.

Um Störsignale zum Beispiel elektromyographische Signale auszuschalten, müssen mehrere Aufzeichnungen durchgeführt und deren Ergebnisse gemittelt werden. Mit der Hirnstammaudiometrie lassen sich trotz beeinflussender Faktoren wie zum Bei- spiel Elektrodenposition (HOLLIDAY & TE SELLE 1985), Anästhesietiefe (STRAIN ET AL. 1992) oder Schädelform und –größe (MEIJ ET AL. 1992; POOK &STEISS 1990) des Pa- tienten aussagekräftige Ergebnisse erzielen und uni- als auch bilaterale Schwerhö- rigkeiten unterscheiden.

Misst man FAEP-Signale bei an Otitis media erkrankten Kaninchen, weisen diese statistisch signifikant erhöhte Latenzen bei 80 dB SPL der Potentiale II, III und IV im Vergleich zu gesunden Tieren auf (KNIEPEN &FEHR 2001). Die Absolutwerte sind im Mittel hingegen nur geringfügig erhöht, sodass sich diese Methode zur Diagnositk einer Otitis media beim Kaninchen nicht eignet. Einzig Verdachtsdiagnosen können damit erhärtet werden, da Differenzen in den FAEP-Ergebnissen zwischen gesunden und erkrankten Kaninchen zu gering ausfallen (KNIEPEN &FEHR 2001).

Eine weitere Technik, die vor allem im tierexperimentellen Bereich eingesetzt wird, ist die Tympanometrie. Da das Kaninchen ein etabliertes Modell der experimentellen Mittelohrchirurgie ist und zur Erprobung von Mittelohrprothesen dient, sind Refe- renzwerte verfügbar (STIEVE ET AL. 2008; STIEVE ET AL. 2007). Auch für das Chinchilla

(29)

29

wurden schon Referenzwerte festgelegt (MARGOLIS ET AL. 1995; MARGOLIS ET AL. 1998). Bei der Tympanometrie werden im Gehörgang Schallwellen erzeugt, welche am Trommelfell reflektiert und von einer in den Gehörgang eingeführten, dicht sit- zenden Sonde gemessen werden. Mittels dieser Technik kann das Trommelfell sowie das Mittelohr untersucht werden, denn durch die Nachgiebigkeit bzw. Steifigkeit des Trommelfells kann die Impedanz ermittelt werden. Allerdings ist diese Untersu- chungsmethode auch wiederum nur unter Vollnarkose durchführbar.

Eine Untersuchung der Knochenschallleitung, die beim Menschen fester Bestandteil der klinischen Diagnostik ist, um eine Störung der Mittelohrfunktion von der des In- nenohres zu unterscheiden, ist beim Kleintier noch nicht etabliert. Gjuric et al. unter- suchten zwar die Hörschwelle mittels Knochenleitung beim Kaninchen, stellten allerdings starke individuelle Schwankungen bei der Ermittlung der Latenz- und Amplitu- den-Werte fest (GJURIC ET AL. 1991). Für die Untersuchung wurde der Knochenhörer per Hand auf der geschorenen Haut am Vertex des Schädels der Kaninchen fixiert.

Als Reizform wählten Gjuric et al. Klicklaute und begannen bei einem Schalldruckpe- gel von 60 dB, welcher in 10 dB Schritten stufenweise reduziert wurde. Neben den starken individuellen Schwankungen der Knochenleitung stellten Gjuric et al. ebenfalls fest, dass eine geringe Abweichung vom Ort der Reizgebung und eine Verände- rung des Andruckes des Knochenhörers starke Auswirkungen auf die ermittelten Werte hatten.

2.3.2. Diagnostische Untersuchungen der Mittelohrerkrankungen beim Menschen

In Deutschland leben ca. 12 Millionen Menschen, die an einer Hörstörung leiden.

Durch eine Hörprüfung lässt sich die Quantität (Schweregrad), Qualität (Frequenzbe- reich), der Sitz der Störung (Schallleitung oder Schallempfinden) sowie die mögliche Ursache einer Hörstörung feststellen. Bei 1,9 Millionen Menschen liegt die Ursache einer Schwerhörigkeit im Mittelohrbereich, d.h. sie haben eine Schallleitungsschwer- hörigkeit, bei der die Übertragung der Schallwellen auf das Innenohr gestört ist.

Der Stimmgabeltest ermöglicht als orientierende Hörprüfung zunächst eine Unter- scheidung in Schallleitungs- und Schallempfindungsschwerhörigkeit. Dabei wird ent-

(30)

30

weder der Rinne-Versuch durchgeführt, bei dem ein Vergleich zwischen Luft- und Knochenleitung durchgeführt wird, oder der Weber-Versuch zur Prüfung einer etwai- gen Lateralisation der Kopfknochenleitung. Die Tonaudiometrie dient der Überprü- fung des Tongehörs mittels elektroakustischer Mittel. Hierbei wird zunächst über einen Kopfhörer die Luftleitung und im Anschluss über einen Knochenleitungshörer, der auf den Warzenfortsatz aufgesetzt wird, die Knochenleitung für jedes Ohr gemessen. Bei einer Schallleitungsschwerhörigkeit zeigt sich eine Differenz zwischen Hörschwellenkurve und Knochenleitung, wobei die Luftleitung schlechter ausfällt, bzw. die stärkere Lautstärke benötigt wird (Air-Bone-Gap). Bei einer reinen Schall- empfindungsschwerhörigkeit besteht keine Differenz zwischen Luft- und Knochenlei- tung.

Eine wichtige audiologische Untersuchungstechnik ist zudem die Impedanzaudiome- trie, bei der die Impedanzänderung des Trommelfells gemessen wird, um eine objek- tive Funktionsdiagnostik des Schallleitungsapparates durchzuführen. Dabei werden die Amplitude und die Phase des am Trommelfell reflektierten Schallanteils gemessen.

2.4. Therapie

2.4.1. Operative Therapie in der Veterinärmedizin

Eine Schallleitungsschwerhörigkeit beim Tier kann als Ursache eine Otitis externa oder media haben, sodass es notwendig sein kann, den äußeren Gehörgang zu entfernen. Da bei einer chronischen Otitis externa meist auch eine Otitis media vorliegt und diese sehr schwer auf Röntgen- oder CT-Aufnahmen darzustellen ist, wird meist, wenn eine konservative Therapie mit Antibiotika nicht anschlägt, neben einer kompletten Resektion des äußeren Gehörganges (Total ear canal ablation, TECA) auch eine Bullaosteotomie durchgeführt (W^ELCH F^OSSUM 2007; HARVEY ET AL. 2001;

EATWELL ET AL. 2013; C^{HOW ET AL}. 2011). Heutzutage wird meist im Zusammenhang mit einer TECA eine laterale Bullaosteotomie (LBO) bevorzugt, da diese im Gegen-

(31)

31

satz zur ventralen Bullaosteotomie (VBO) in derselben OP-Sitzung durchgeführt werden kann, und die VBO auch keinen Vorteil vor der LBO bietet (SHARP 1990).

Präoperativ sollten die Nerven N. facialis, N. oculomotorius und N. vestibularis auf ihre Funktion geprüft werden, um prä- und postoperativ auftretende Veränderungen zu dokumentieren.

Bei einer TECA wird meist nach einem Hautschnitt stumpf der vertikale und horizontale Anteil des äußeren Gehörgangs komplett von der Ohrmuschel bis zum knöcher- nen Anteil des äußeren Gehörganges freipräpariert. Hier wird nun der äußere Ge- hörgang abgesetzt, welches sich bei chronischer Otitis externa, bedingt durch Ver- kalkungen im knorpeligen Anteil des Gehörganges, als schwierig erweisen kann. Mit Hilfe einer Lembertzange oder eines Knochenbohrers wird nun der knöcherne Ge- hörgang entfernt, um die Paukenhöhle besser zu eröffnen. Zusätzlich wird mit einer Kürettage das verbleibende, sekretorisch aktive Gewebe auf der Innenfläche der verbleibenden Reste des Meatus acusticus osseus entfernt, um eine Fistel und Abs- zessbildung zu vermeiden. Bei einer LBO wird nun der ventrolaterale Teil der Pau- kenhöhle mit einer Knochenzange entfernt. Gegebenenfalls muss diese Osteotomie nach rostral und kaudal erweitert werden, um auch die kaudale Oberfläche der Pau- kenhöhle erreichen zu können. Zusätzlich wird ebenfalls das nur beim Fleischfresser vorkommende horizontale Septum innerhalb der Paukenhöhle entfernt, um eine Kü- rettage der Paukenhöhle zu ermöglichen (HARVEY ET AL. 2001). An der ventralen Wand der Paukenhöhle verläuft der N. facialis sowie die A. carotis, sodass diese Wand zu schonen ist. Bei einer Kürettage wird die Paukenhöhle am besten mit einem über eine Arterienklemme gestülpten Stück Gaze ausgeschabt. Dabei werden im Mittelohr vorhandenes Exsudat, sekretorisches Epithel sowie die Reste des Trommelfells entfernt. Verbleibt sekretorisches Epithel in der Paukenhöhle, muss mit Abszess- oder Fistelbildung gerechnet werden. Auch müssen die Reste der Ge- hörknöchelchen entfernt werden, wobei beim Stapes Vorsicht geboten ist, da er nicht aus dem For. ovale herausgerissen werden darf. Auch dürfen der Rec. epitympanicus und das runde Fenster nicht zerstört werden. Im Anschluss an die Kürettage wird die Paukenhöhle mit warmer isotoner Kochsalzlösung gespült und gegebenenfalls

(32)

32

eine Drainage eingelegt (DEVITT ET AL. 1997). Ein Wundverschluss erfolgt im An- schluss.

Neben der Kombination von TECA mit LBO kann man die LBO auch separat durch- führen. Über einen Hautschnitt entlang des äußeren Gehörganges wird die Glandula parotis freigelegt und vom horizontalen Teil des Gehörganges abpräpariert, danach der N. facialis nach caudodorsal verlagert, sodass die Sicht auf die laterale Pauken- höhlenwand frei wird. Mithilfe eines Extensionsnagels nach Steinmann und einem Periostheber wird die Paukenhöhle an der lateralen Wand durch Vorschieben des Nagels in caudoventraler Richtung eröffnet. Da die Bullawand unterschiedlich dick sein kann, ist bei der Eröffnung Vorsicht geboten. Mit einem Rongeur kann nun die Osteotomiestelle erweitert, die Paukenhöhle mit warmer isotoner Kochsalzlösung gespült und gegebenenfalls eine Drainage eingelegt werden, über die die Pauken- höhle zusätzlich für mehrere Tage mit einem geeigneten Antibiotikum gespült werden kann (SMEAK & KERPSACK 1993; BARRETT & RATHFON 1975; BOOTHE 1988; SMEAK &

INPANBUTR 2005).

Die VBO bietet zwar eine bessere Sicht in die Paukenhöhle und verringert die Gefahr von iatrogenen Nervenschäden, wird beim Hund allerdings seltener angewandt, da eine Otitis media meist zusammen mit einer Otitis externa auftritt (BOJRAB ET AL. 2014). Bei der Katze hingegen ist die VBO der am häufigsten benutzte Zugang zum Mittelohr, da die Otitis media der Katze nur selten im Zusammenhang mit einer Otitis externa steht. Für eine VBO wird ein Hautschnitt medial der Gl. mandibularis zwischen den Kieferwinkeln und den Atlasflügeln in Längsrichtung durchgeführt. Durch stumpfes Präparieren zwischen den Muskeln wird der N. hypoglossus und die A. carotis interna freigelegt und nach medial verlagert. Unter dem Muskelgewebe wird nun die Vorwölbung der Bulla zwischen dem Proc. jugularis und dem Proc. angularis des Unterkiefers sichtbar. Mit Hilfe eines Steinmann-Stiletts wird die Bulla eröffnet und die Osteotomiestelle mit einer Knochenzange erweitert. Nun kann man mirkobiologi- sche Proben entnehmen und die Bulla anschließend mit warmer, isotoner Kochsalz- lösung spülen, bis nur noch klare Spülflüssigkeit austritt. Gegebenenfalls kann eine Drainage eingelegt und die Paukenhöhle über mehrere Tage mit einem Antibiotikum gespült werden (BOJRAB ET AL. 2014; W^ELCHF^OSSUM 2007; HARVEY ET AL. 2001).

(33)

33

Komplikationen der Bullaosteotomie sind meist neurologischer Art (BARRETT &

RATHFON 1975). Dabei kommt es zu Störungen des N. hypoglossus mit Dysphagie und Austritt von Speichel aus dem Maul oder zu einem ipsilateralen Horner-Syndrom und einer Keratoconjunktivitis sicca. Die häufigste Nervenstörung ist allerdings die Fazialislähmung. Dauerhafte Nervenschäden treten in 10% der Fälle auf, die meisten Patienten erholen sich allerdings innerhalb weniger Wochen (S^MEAK& K^ERPSACK 1993).

Aus der Humanmedizin wurde bis jetzt zu experimentellen Zwecken die Operations- technik zur Insertion von passiven und aktiven Mittelohrprothesen auf das Kaninchen (Passive Prothese) (STIEVE ET AL. 2009) und den Hund (Aktive Prothese, VSB (Vibrant Soundbridge) (T^ERHAAR ET AL. 2011) übertragen. Dabei stellte sich heraus, dass die Operationstechnik der Humanmedizin mit geringen, an die Anatomie der Tiere angepassten Änderungen sehr gut übertragbar ist.

Das Kaninchen wird dafür in Bauchlage verbracht und der Kopf durch eine Rolle aus OP-Tüchern etwas erhöht gelagert. Ein ca. 2cm langer Schnitt auf der kaudalen Sei- te des Ohrgrundes wird nun durchgeführt und die darunter liegende Muskulatur scharf sowie stumpf zur Seite präpariert, bis man den Übergang vom knorpeligen- zum knöchernen äußeren Gehörgang tasten kann. Auf einer Länge von ungefähr 0,5 cm wird nun der knorpelige Teil des Gehörganges bis zum Übergang auf den knö- chernen Teil eröffnet und die Mukosa auf der Innenseite des Gehörganges zusammen mit dem Trommelfell abpräpariert sowie nach ventral geklappt. Der Blick in das Innere der Paukenhöhle fällt nun auf den Incus und das Art. incudo-stapediale. Das Trommelfell wird daraufhin soweit nach ventral weggeklappt, dass man einen guten Einblick in die Bulla erhält. Mit Hilfe eines Operationsmikroskops und eines Lasers kann man nun die Gehörknöchelchen durchtrennen und entfernen. Im Cavum tympani verbleiben sollten nur die Stapesfußplatte und das Manubrium des Malleus, um die passive Mittelohrprothese (TORP) dazwischen zu befestigen. Durch Zurückklap- pen des Trommelfells wird im Anschluss die Paukenhöhle wieder verschlossen, und durch eine Tamponade im äußeren Gehörgang verklebt die abpräparierte Mukosa wieder mit dem knöchernen Anteil des äußeren Gehörganges, sodass sich das Trommelfell wieder stabilisiert (STIEVE ET AL. 2009).

(34)

34

Im Unterschied zum Kaninchen wird der Hund in Seitenlage verbracht. Durch eine geschwungene Inzision vom lateralen Atlasflügel zum Umschlag des äußeren Ge- hörganges in den horizontalen Anteil und ca. 5cm weiter in diagonale Richtung über den horizontalen Teil des Gehörganges wird die Haut eröffnet. Stumpf und scharf wird nun in Richtung des äußeren Gehörgangs vorpräpariert und dieser wie beim Kaninchen am Übergang zwischen knorpeligem und knöchernem Anteil eröffnet.

Auch beim Hund wird nun die Mukosa auf der Innenseite des Meatus acusticus osseus zusammen mit dem Trommelfell stumpf abpräpariert und nach ventral geklappt, um einen guten Einblick in die Paukenhöhle zu erhalten. Durch ein Operationsmikro- skop kann nun die Prothese eingebracht werden (T^ERH^{AAR ET AL}. 2011). In der Stu- die von Ter Haar et. al. wird eine aktive Hörprothese in das Mittelohr eingebracht, daher ist ein zusätzlicher Zugang über den knöchernen caudodorsalen Quadranten der Bulla tympanica nötig, um den FMT (floating mass transducer) zu inserieren. Au- ßerdem wird durch einen zusätzlichen Hautschnitt kranial des Ohres, 1-1,5 cm kaudal des Proc. frontales des Jochbeins eine Tasche im M. temporalis geformt, um den Magneten des Audioprozessors zu platzieren. Durch das Loch in der Bulla tympanica wird nun der FMT in die Paukenhöhle verbracht und an der Membran des runden Fensters befestigt. Durch Zurückklappen des Trommelfells mit der Schleimhaut des Meatus acusticus osseus wird die Paukenhöhle ebenfalls wieder verschlossen (TERHAAR ET AL. 2011).

2.4.2. Operative Therapie in der Humanmedizin

Bei einer gehörverbessernden Operation soll die mechanische Schallübertragung zwischen Trommelfell und Innenohr wiederhergestellt werden. Bei der Tympanoplas- tik unterscheidet man nach Wullstein (WULLSTEIN 1953) fünf Typen:

Typ I: Wiederherstellung des Trommelfells und zusätzliche Sanierung des Mittelohres bei intakter Gehörknöchelchenkette (Myringoplastik)

Typ II: Wiederherstellung der Gehörknöchelchenkette durch Ossikuloplastik bei unterbrochener Gehörknöchelchenkette bzw. bei idiopathischer Hammerkopf- fixation Lösen der Kette.

(35)

35

Typ III: Wiederherstellung der Gehörknöchelchenkette bei defekter Kette durch direkte Übertragung des Schalldruckes vom Trommelfell bzw. Transplantat zum Innenohr durch Interposition eines autogenen Ambossteils oder einer TORP oder PORP, sodass eine physiologische Paukenhöhle erhalten bleibt.

Typ IV: Abdeckung des runden Fensters zur Schallprotektion, um Interferenzen beim Auftreffen von Schall auf rundes und ovales Fenster zu vermeiden. Hier gibt es keine Schallleitung über die Gehörknöchelchen mehr, man erhält also eine verkleinerte Paukenhöhle.

Typ V: Fensterungsoperation am horizontalen Bogengang oder an der Stapesfußplatte. Diese wird nur bei Missbildungen im Bereich des ovalen Fensters oder bei unlösbar durch Narbengewebe fixierter Stapesfußplatte durchgeführt.

Das Ziel der Tympanoplastik nach Wullstein ist zum einen die Wiederherstellung des Hörvermögens zum anderen die Beseitigung einer eventuell vorliegenden Entzün- dung. Die Typen I-III erlauben durch die Schalldrucktransformation der Schalllei- tungskomponenten postoperativ ein fast vollständiges Verschwinden der Schwerhö- rigkeit, wohingegen die Typen IV und V durch die fehlende Schalldrucktransformation einen deutlichen Hörverlust zwischen Luft- und Knochenleitung im Tonaudiogramm aufweisen. Die Typen IV und V werden selten angewandt (LENARZ & BOENNINGHAUS

2012).

Die Tympanoplastik wird bei der chronischen mesotympanalen Otitis media, bei Ge- hörknöchelchenluxationen oder –frakturen, Mittelohrmissbildungen und bei Adhäsiv- prozessen zur Gehörverbesserung durchgeführt. Die Voraussetzung für eine Gehör- verbesserung durch eine Tympanoplastik ist allerdings eine durchgängige Tuba auditiva und ein funktionstüchtiges Innenohr. Auch bei einer chronischen epitympanalen Otitis media mit Knocheneiterung oder Cholesteatom erfolgt die Tympanoplastik im Anschluss an eine operative Sanierung des Mittelohres.

Zur Rekonstruktion des Schallleitungsapparates des Mittelohres können biologische und künstliche Materialien verwendet werden. Biologische Materialien können auto- loge Materialien wie z.B. Gehörknöchelchenreste, Knochenspäne und Knorpel aber

(36)

36

auch homologe Materialien wie aufbereitete Gehörknöchelchen oder Dentinprothe- sen sein (WEHRS 1985). Allerdings besteht hier immer die Gefahr der Übertragung von Infektionskrankheiten wie zum Beispiel durch das Humane Immundefizienz Virus (HIV) oder durch den Creutzfeldt-Jakob Erreger. Die alloplastischen Prothesen bestehen unter anderem meist aus Aluminium, Silikaten, Polyethylen, Hydroxyapatit, Gold oder Titan. Die Materialauswahl ist dabei sehr wichtig, denn es muss auf die Bioverträglichkeit und Bioaktivität genauso wie auf die Ankoppelbarkeit an das Trommelfell und den Stapes geachtet werden (H^ÜTTENBRINK 1992). Die zur Zeit zur Verfügung stehenden Mittelohrimplantate bergen noch das Risiko, dass sie einer- seits völlig oder auch ungenügend mit den Mittelohrstrukturen verwachsen, wodurch der Schalltransport über die Prothese erschwert wird oder sie dislozieren und werden ganz verloren. Auch nimmt die Qualität des Hörens, wie durch audiologischer Unter- suchungen nachgewiesen, mit zunehmender Implantationszeit ab. Je nach verwen- detem Material kommt es in 15-83% der Fälle zu Prothesenextrusionen (STIEVE &

LENARZ 2008).

Ein echtes Einwachsen einer Prothese erlaubt vor allem die bioaktive Glaskeramik, bei der es sich um ein oxydisches Material mit den Elementen Silizium, Phosphor, Natrium, Kalium und Magnesium handelt. Leider können sich diese Prothesen auch auflösen (RECK 1984). Keramische Implantate hingegen zeichnen sich durch ihre hohe Festigkeit und ihr inertes Verhalten aus. Außerdem lässt sich die Oberflächen- beschaffenheit verändern, sodass Prothesen mit poröser aber auch mit glatter Ober- fläche erstellt werden können. Eine poröse Oberfläche hat den Vorteil, dass eine Osseointegration und das Einwachsen von Blutgefäßen begünstigt wird aber auch die Ausbildung einer fibrinösen Kapsel verhindert werden kann (WINTERMANTEL ET AL. 1999).

Auch aus Kunststoffen können Implantate hergestellt werden. Meist werden sie aus hochpolymerem, porösen Polyethylen erstellt, welche ein Einwachsen in das Binde- gewebe erlauben und somit eine gute Integration bieten (STIEVE &LENARZ 2008). Bei Implantaten aus Metall gibt es Hinweise auf eine Langzeittoxizität. Bei Reintitan kann es, wie bei anderen Titanimplantaten, zu einem Einwachsen von Knochengewebe in das Implantat kommen, welches sich nachteilig auf die Schallleitung auswirken kann