Erstellung von 3D-Cochleamodellen mit variabler geometrischer Vereinfachung

Einleitung: 3D-Modelle der Cochlea werden in der Hörforschung für diverse Fragestellungen herangezogen: Im Bereich der Innenohrmechanik werden diese Modelle für Simulationen benötigt, welche die Funktionsweise des Innenohrs noch genauer aufschlüsseln sollen. Daneben finden sie Anwendung in der Entwicklung von Cochleaimplantaten, beispielsweise zur Optimierung von Design und Insertion der Elektrodenträger. Da die zum Teil komplementären Anforderungen an die Cochleamodelle stark von der geplanten Anwendung abhängen, gibt es eine Vielzahl von problemspezifischen Modellierungsansätzen. Dies motivierte die Entwicklung eines Verfahrens zur Modellgenerierung mit einstellbarer Genauigkeit.Methode: Die Segmentierung erfolgt in radialen, um den Modiolus rotierenden Schnittebenen. Die Scalenquerschnitte werden dann durch eine variable Anzahl von Kreisbogensegmenten über kleinste Fehlerquadrate rekonstruiert. Die Anzahl der Segmente bestimmt den Grad der geometrischen Vereinfachung. Das Verfahren wurde an einem µCT-Datensatz einer humanen Cochlea erprobt. Ergebnisse: Die Anpassung der Kreisprofile dauert nur wenige Minuten. Bei der Verwendung von zu wenigen Segmenten kann es zur Überschneidung der Scalen kommen, doch schon ab 4 Kreissegmenten lassen sich die Scalen mit einem Fehler von etwa 1% rekonstruieren. Schlussfolgerung: Die optimierte Anpassung der Kreisprofile an die Konturen der Scalen erlaubt eine schnelle Erstellung von 3D-Cochleamodellen. Durch die Anpassung der Bogensegmente an die Konturveränderungen der Scalen vom basalen Ende zum Apex ist die Methodik anderen geometrisch vereinfachenden Ansätzen überlegen. Durch die über die Anzahl an Segmenten bestimmbare Intensität der geometrischen Vereinfachung können Modelle für unterschiedlichste Anwendungen generiert werden.Unterstützt durch: Unterstützt durch das DFG Exzellenzcluster EXC 1077/1 "Hearing4all und das Institut für Dynamik und Schwingungen der Leibniz Universität Hannover.Der Erstautor gibt keinen Interessen