Lokale Medikamentenapplikation am Innenohr

In einem Projekt zwischen der Klinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde/Hörforschungszentrum am Universitätsklinikum Tübingen und unserem Institut wurde ein mathematisches Modell zur Computersimulation der Stoffverteilung in den Innenohrflüssigkeiten bei der lokalen Pharmaka-Applikation entwickelt. Mit Hilfe des Programmpakets ANSYS© wurde ein vereinfachtes dreidimensionales geometrisches Modell der Cochlea erstellt und für die Simulation der Medikamentenapplikation (Diffusionsprozess) eingesetzt. Die notwendigen physikalischen Parameter - Permeabilitäten, Diffusions- und Übergangskoeffizienten - wurden, soweit vorhanden, der Literatur entnommen.

Inverses Problem verbunden mit Computersimulation

Generell sind die Übergangskoeffizienten allerdings nicht gut bekannt, sondern müssen als Inverses Problem aus In-vivo-Messungen, verbunden mit der Computersimulation, ermittelt werden. Die notwendigen direkten Messergebnisse aus Tierversuchen stehen dafür in der Literatur zur Verfügung. Aufgrund der hohen Rechenzeiten ist das volle dreidimensionale Modell aber nicht für eine echte Parameteridentifikation geeignet.

Daher wurde zusätzlich asymptotisch ein eindimensionales Modell abgeleitet und implementiert, mit dem eine effiziente Parameteridentifikation möglich ist. In der Auswertung konnten wir insbesondere einen erheblichen Skalierungsfehler in den Literaturwerten nachweisen. Sofern entsprechende Geldgeber gefunden werden, kann die Forschungskooperation mit der Entwicklung eines realistischen, auf CT-Daten basierenden Modells fortgesetzt werden.