Onderzoek Pieter Livens

Abstract

In de eerste stap van het hoorproces vangt het trommelvlies geluidstrillingen op en geeft deze via de gehoorbeentjes door aan het met vloeistof gevulde binnenoor. Huidige computermodellen zijn nog niet in staat om te visualizeren hoe geluidsenergie wordt overgedragen van het trommelvlies naar de gehoorbeentjes. Inzicht in dit proces is essentieel voor de verdere ontwikkeling van chirurgische procedures voor trommelvlies-reconstructies. In dit project zal ik 3D trommelvlies-bewegingen meten om de dynamische eigenschappen ervan te karakteriseren. Daarnaast zal ik een nieuwe techniek ontwikkelen om de onbekende distributie van anisotrope materiaalparameters van het trommelvlies in situ te bepalen. Deze gegevens zullen belangrijke input leveren voor de verdere ontwikkeling van kunstmatige trommelvlies-grafts, en zullen de materiaalkeuze van klinische graftingtechnieken verbeteren. Vervolgens zal ik deze parameters gebruiken om een realistisch computermodel te bouwen van de mechanica van het trommelvlies en een methode ontwikkelen om de energiestroom te berekenen in gekromde anisotrope structuren zoals het trommelvlies. Met dit nieuwe model en deze methode zal ik in staat zijn om de stroming van geluidsenergie te visualizeren. Dit zal eindelijk een antwoord geven op de fundamentele biomechanische vraag hoe het trommelvlies geluidsenergie opvangt, en het zal een objectief instrument opleveren voor het optimaliseren van klinische procedures om trommelvlies-perforaties te herstellen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dirckx Joris
• Mandaathouder: Livens Pieter

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica
• Biomedische Fysica

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het middenoor (MO) bevat het trommelvlies en drie kleine botjes, de gehoorbeentjes. Het MO stelt ons in staat geluiden te horen door de kloof in akoestische impedantie tussen de omringende lucht en het met vloeistof gevulde binnenoor te overbruggen. Gehoorverlies is een belangrijk en groeiend probleem, vooral bij onze vergrijzende bevolking. Een veel voorkomend probleem is verkalking van de ligamenten van het MO, otosclerose genaamd, waardoor de beweeglijkheid van het MO afneemt. Otosclerose is een belangrijke oorzaak van gehoorverlies, en kan chirurgisch worden behandeld. Tot op heden bestaat er geen evidence-based diagnose van deze pathologie, wat cruciaal is voor de NKO-arts. De plaats van de verkalking langs de MO-keten bepaalt de omvang van het gehoorverlies en het type reconstructieve operatie dat nodig is. Momenteel is exploratieve chirurgie de meest gangbare aanpak, waarbij de chirurg het trommelvlies opensnijdt en -vouwt en de MO-beentjes palpeert. Het opsporen van de plaats van verkalking vereist een goed opgeleide chirurg en kostbare tijd in de operatiekamer. Momenteel bestaat er geen evidence-based instrument om de locatie van otosclerose langs de MO-keten nauwkeurig te detecteren. In dit project zal ik onze nieuwe methode, genaamd Minimaal Invasieve Vibrometrie (MIVIB), omvormen tot een instrument voor klinische diagnose. MIVIB maakt gebruik van een medisch erkende zwevende massatransducer (FMT, Medel inc., Zwitserland), die wordt geproduceerd als onderdeel van een implanteerbaar gehoorapparaat en waarover wij beschikken. In onze methode wordt deze geklemd op het eerste MO-beentje (malleus) en gestimuleerd met een elektrisch signaal om de keten van gehoorbeentjes aan het trillen te brengen zonder dat een trommelvlies nodig is. Met behulp van een laservibrometer kan de beweging van de drie gehoorbeentjes door de gehoorgang worden gemeten om hun akoestische mobiliteit objectief te kwantificeren. Hierdoor kan de chirurg een kwantitatieve beslissing nemen over de plaats van de ossificatie en de juiste behandeling. In ons laboratorium hebben we het potentieel van de methode aangetoond op donor rotsbeenderen, maar nu is verder onderzoek nodig om de methode uit te werken voor klinisch gebruik. Ik zal een stimulatiesysteem ontwikkelen met een gebruiksvriendelijke interface, gebaseerd op vooraf opgenomen multisinesignalen. Deze stimulatiestrategie voorkomt de noodzaak van synchronisatie tussen signaalgeneratie en -opname. Het huidige laboratorium A/D-systeem zal dan worden vervangen door een eenvoudige PC-geluidsinterface en een op maat ontwikkeld apparaat voor signaalgeneratie dat werkt zonder extra tussenkomst van de chirurg. Vervolgens zal ik, in samenwerking met het Universitair Ziekenhuis Oslo, de MIVIB-techniek testen in operatiekameromstandigheden op 3D-geprinte middenoren met volledig mobiele gehoorbeentjes. Ik zal mijn expertise in eindige elementen modellering gebruiken om de beste plaatsing van het apparaat op de ME-keten voor diagnostische relevantie te onderzoeken. Met behulp van de simulaties zal ook het beste type klem worden onderzocht om de FMT aan het MO te bevestigen. De BOF-subsidie zal mij in staat stellen de techniek voor te bereiden voor klinisch gebruik, wat leidt tot een intensievere samenwerking met onze klinische partners in de KNO-ziekenhuizen van Oslo en Antwerpen. Na het project zullen we klinische studies kunnen starten met onze partners. Aangezien het gaat om een eerste evidence-based toestel voor dit soort NKO-chirurgie, is een belangrijke vooruitgang in diagnose, behandeling en academische output te verwachten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Livens Pieter

Onderzoeksgroep(en)

• Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project wordt een eindig elementen model ontwikkeld van het gehoororgaan van hagedissen. met dit model wordt onderzocht hoe geluid via de holten in de schedel wordt doorgeven van het ene oor naar het andere, en hoe dit systeem er kan voor zorgen dat hagedissen geluiden kunnen lokaliseren ondanks het feit dat het hoofd te klein is om betekenisvolle tijds- en intensiteitsverschillen te genereren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dirckx Joris
• Mandaathouder: Livens Pieter

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project wordt een eindig elementen model ontwikkeld van het gehoororgaan van hagedissen. met dit model wordt onderzocht hoe geluid via de holten in de schedel wordt doorgeven van het ene oor naar het andere, en hoe dit systeem er kan voor zorgen dat hagedissen geluiden kunnen lokaliseren ondanks het feit dat het hoofd te klein is om betekenisvolle tijds- en intensiteitsverschillen te genereren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dirckx Joris
• Mandaathouder: Livens Pieter

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject