Medizintechnik

Moderne Hörgeräte sind winzig und leisten einen Knochenjob

Per Vibration gelangen Töne künftig über die Knochen direkt ins Innenohr – und das mithilfe von Smartphones und Hightech-Hörgeräten.

Ludwig van Beethoven hat angeblich häufig in den Taktstock gebissen, den er an seinem Klavier befestigt hatte. Wenn er spielte, gelangten die Schwingungen des Instruments zum Taktstock, von dort über Zähne und Schädelknochen direkt in sein Innenohr. So bekam der Komponist trotz eines starken Hörschadens mit, wie seine Musik klang. Ob es sich so zugetragen hat, ist nicht gänzlich belegt – es ist aber plausibel.

Womit sich Beethoven behalf, ist heute wieder aktuell. Bei den neuesten Hightech-Hörgeräten gelangt der Schall ebenfalls per Vibration von außen über Knochen zum Innenohr. In der Fachsprache heißt dies Bone Conduction, also die Leitung über Knochen. Bei der vom Innsbrucker Unternehmen Med-El entwickelten Technik Bonebridge setzen Ärzte ein Implantat unter die Haut hinter dem Ohr. Von außen ist dort per Magnet ein kleines Gehäuse fixiert, das sich ganz unter den Haaren verstecken lässt. Im Gehäuse sitzen ein Mikrofon, das die Schallwellen zum Beispiel einer Stimme aufnimmt, sowie ein Signalprozessor, der die Wellen aufbereitet, Umgebungsgeräusche herausfiltert und die Signale durch die Haut nach innen abgibt. Dort nimmt das Implantat die Wellen auf und wandelt sie in Vibrationen um. Über die Schädelknochen fließen die Signale zum Innenohr.

Geeignet ist solch eine Bonebridge vor allem für Patienten mit defektem Gehörgang oder anderen Schädigungen an Ohrkanal und Mittelohr, da die Schallwellen diese Regionen per Vibration umgehen. Das Innenohr aber muss weitgehend intakt sein. Durch die Haut lässt sich auch der Akku des Implantats elektromagnetisch aufladen, es muss dazu nicht operativ entfernt werden. Erste Tests haben Mediziner von Med-El bereits durchgeführt. Nach ihren Angaben ist das Wortverständnis um fast 80 Prozent gestiegen.

Die Implantation dauert allenfalls eine Stunde. Zwei bis drei Wochen danach können die Mediziner das System aktivieren. Da der Prozessor per Magnet auf der Haut haftet, können Techniker ihn jederzeit abnehmen und auf den aktuellen Stand bringen. Denn es sind Innovationen zu erwarten: Die Signalverarbeitung wird stetig verbessert, die Software kann mittlerweile einzelne Stimmen erfassen und darauf scharf stellen, Umgebungslärm aber eliminieren. Schon jetzt setzen Mediziner Bone Conduction ein, doch bislang werden Hörgeräte dieser Art über eine Bohrung im Schädelknochen verankert. Doch dort kann es zu Entzündungen kommen, weshalb ein aufgesetztes Mikrofon sicherer ist.

Der Hörchip erkennt Musik

Aktuell eingesetzte Software ist zudem lernfähig. Über eine Fernbedienung kann der Nutzer die Frequenz verändern, wenn er Musik hört. Das merkt sich die Software und stellt den Klang automatisch ein wenig heller ein, wenn beim nächsten Mal Musik erklingt. In manchen Theatern und Kinos sind unter den Sitzen Induktionsschleifen untergebracht. Sie leiten die von der Bühne oder der Leinwand kommenden, verstärkten Stimmen direkt in das Hörgerät oder einen Kopfhörer. Das ist Nutzern mittlerweile auch zu Hause möglich. Siemens hat dafür einen 55 Gramm leichten Empfänger in der Größe einer Streichholzschachtel entwickelt, der Töne direkt vom Fernseher, der Musikanlage oder dem Handy abnimmt.

Vor allem aber Bone Conduction hat großes Potenzial. Auch Tüftler und kommerzielle Hersteller haben Prototypen auf Basis der Technik entwickelt, zum Beispiel das Modell des Brüsseler Designers Judicaël Cornu. Damit sollen Hörgeschädigte Musik in hoher Klangqualität hören können. Wie bei herkömmlichen Kopfhörern verbindet ein Bügel zwei Ohrmuscheln. Diese allerdings sind nicht geschlossen, sondern legen sich als Ring um die Ohren, die somit frei bleiben. Im Ring ist Keramik eingearbeitet, die die Vibrationen auf das Schläfenbein und letztlich wiederum ins Innenohr leitet. Entworfen hat Designer Cornu zudem ein Armband, dessen Keramiklinse über den Vorderarmknochen die Schallwellen durch den Körper zum Innenohr übertragen soll. Vom deutschen Designer Frederik Podzuweit kommt ein Plastikband, das sich Hörgeschädigte um den Hals legen. Daran können sie einen MP3-Player oder ein Smartphone anschließen, um die Musik per Bone Conduction zu übertragen.

Bislang waren solche Modelle kaum erschwinglich, die kürzlich vorgestellten AfterShokz-Modelle kosten dagegen nur 60 bis 70 Dollar. Erste Tester berichten in Blogs, dass die Kopfhörer, deren Pads vor dem Ohr anliegen, viel Lautstärke und ausgewogenen Klang produzieren. Nur die Bässe seien zu schwach. Ein weiterer Vorteil: Da die Ohren nicht verdeckt sind, können zum Beispiel Radfahrer gleichzeitig Musik und die Geräusche sich nähernder Autos hören.

Handyklang ohne Geräusch

Da bei Bone Conduction Töne nicht elektrisch übertragen werden, ist die Technik auch für den Einsatz im Wasser geeignet. Entsprechende Produkte sind bereits erhältlich, zum Beispiel das Modell SwiMP3, das die Musik vom integrierten Speicher per Vibration auf das Schläfenbein des Schwimmers leitet.

Auch in Smartphones könnte die Technik zum Einsatz kommen – wenn auch nicht als Anwendung für Hörgeschädigte. Kyocera hat einen so kleinen Schallwandler aus Keramik entwickelt, dass er in ein Handy passt. Statt als Schallwellen verlassen die Töne als kurze Schläge den Lautsprecher des Smartphones. Diese Schläge gehen dann über Gewebe und Knochen in den Gehörgang und bringen das Trommelfell zum Schwingen. Der Klang soll deutlich besser sein als bei herkömmlicher Technik. Laut Kyocera soll das Modell „schon bald“ in den Handel kommen.

Deutlich exotischer ist der Prototyp der Designerin Aisen Chacin. In ihren blinkenden Zahnaufsätzen, den sogenannten Grills, wie sie Rapper zuweilen tragen, ist ein winziger MP3-Player eingebaut. Zähne und Knochen übertragen die Töne zum Innenohr. Mit der Zunge können die Träger die Lautstärke verändern. Ist diese voll aufgedreht, dringt der Schall sogar nach außen. So kann es aus einem Rapper-Mund klingen wie aus dem eines Tenors.

Konventionelle Hörgeräte wiegen heute inklusive Batterie und Mikrofon nur noch vier bis sechs Gramm. Dadurch lassen sie sich ohne Weiteres an Brillen befestigen und hinter den Bügeln verbergen. Solche Modelle bieten einige Hersteller bereits an. Bei Cochlea-Implantaten ist noch weniger zu sehen. Den Patienten wird ein Prozessor unter die Kopfhaut eingesetzt. Anders als bei der Übertragung per Vibration und Knochen gelangen die Schallwellen über einen elektrischen Draht ins Innenohr. Erstmals ist es nun gelungen, auf das außen liegende Mikrofon zu verzichten. Stattdessen haben die Forscher der University of Utah einen Sensor direkt hinter dem Trommelfell platziert. Dort erfasst er unmittelbar die Schwingungen des Trommelfells und leitet sie an den tiefer im Gehörsystem implantierten Chip weiter. Der Akku des Hörgeräts wird über ein Ladegerät gespeist, das die Träger während des Schlafens wie einen Kopfhörer anlegen können.