Development of a transtympanic implant : From idea to clinical trials

Abstract

The term “deafness” has many definitions and categorizations. What they all have in common is a complete or partial loss of the ability to detect and understand sounds. Untreated hearing loss patients are more likely to experience anxiety, depression, and paranoia (Jayakody, Friedland, Eikelboom, Martins, & Sohrabi, 2018). People also experience a 30-40% faster decline in cognitive abilities (Wong, Yu, Chan, & Tong, 2014), and there is a significant association between high blood pressure and untreated hearing loss (Przewozny, Gojska-Grymajlo, Kwarciany, Gasecki, & Narkiewicz, 2015). Over the past decade, tremendous progress has been made in the development of early hearing loss detection and intervention. The percentage of screened infants per year has increased significantly. The increase in the prevalence of age-related hearing loss has been shown as well, and with the increase in life expectancy, there is a need for developing new strategies. The aim of this work was to develop an implant from the idea of a novel functional principle to a prototype ready for a first-in-human study. Sound arriving from the outside is captured by a hearing aid, amplified and transmitted to the middle ear via a sound conveying tube (SCT). The core idea of this principle is to sound the round or oval window in the inner ear area and thus make it vibrate. These vibrations stimulate the inner ear and enable a hearing sensation. This thesis describes the development process, i.e. requirements, conceptualization, design and manufacturing of a close-to-product prototype, which will be evaluated subsequently in a "first-in-human study" for its safety and clinical benefit. The research prototype is technologically mature but must be adapted according to the study's results, tested according to its requirements and approved for the application on the free market. However, this is no longer part of the master thesis.

Für die Einschränkung des Hörvermögens, die Schwerhörigkeit, gibt es viele Definitionen und Kategorisierungen. Was sie jedoch alle gemeinsam haben, ist der vollständige oder teilweise Verlust der Fähigkeit, Geräusche zu erkennen und Sprache zu verstehen. Patienten mit unbehandeltem Hörverlust berichten häufiger über Angstzustände, Depressionen und Paranoia (Jayakody et al., 2018). Die Menschen erleben auch einen 30-40 % schnelleren Rückgang ihrer kognitiven Fähigkeiten (Wong et al., 2014) und es besteht ein signifikanter Zusammenhang zwischen Bluthochdruck und unbehandeltem Hörverlust (Przewozny et al., 2015). In den letzten zehn Jahren wurden enorme Fortschritte bei der Entwicklung der Früherkennung von Hörverlust und Intervention erzielt. Der prozentuale Anteil der jährlich diagnostizierten Säuglinge wurde erheblich gesteigert. Die Zunahme der Prävalenz altersbedingter Hörverluste wurde ebenfalls nachgewiesen, und mit der steigenden Lebenserwartung besteht die Notwendigkeit, neue Strategien zu entwickeln.Ziel dieser Arbeit ist ein Implantat, von der Idee eines neuartigen Funktionsprinzips, zu einem studienreifen Prototypen zu entwickeln. Das Funktionsprinzip lautet wie folgt. Der von Aussen ankommende Schall wird durch ein Hörgerät eingefangen, verstärkt und über ein schallübertragendes Röhrchen (SCT) an das Mittelohr weitergeleitet. Die Kernidee dieses Prinzips ist es das runde oder ovale Fenster zu beschallen und somit zum Vibrieren zu bringen. Diese Vibrationen stimulieren das Innenohr und ermöglichen einen Höreindruck. In dieser Arbeit wird der Entwicklungsprozess, also Anforderungen, Konzeptionierung, Design und Herstellung eines produktnahen Prototypen beschrieben, welcher anschließend in einer „First-in-Human study“ auf seinen klinischen Nutzen und seine Sicherheit evaluiert werden soll. Der Forschungsprototyp ist technisch ausgereift, muss aber in der Folge noch für die Anforderungen für die freie Anwendung am Markt weiterentwickelt, getestet und zugelassen werden. Dass ist jedoch nicht mehr Teil der Masterarbeit.