中耳传声结构有限元分析模型研究

张小盒

背景：中耳变压增益机制是研究是认识中耳传声机制的关键。现有的听力重建术远期效果不佳，人工耳蜗植入术也将具有正常功能的中耳搁置。建立中耳有限元方法分析模型，数值模拟中耳传声机制，在现有技术条件下是必经之路。
    目的：数值模拟中耳传声结构，模拟听骨链中断、固定情况下对中耳变压增益机制的影响。
    方法：本研究采用一例正常听力，无耳病史的受试者的颞骨高分辨率CT连续图片，建立鼻中耳几何模型，根据文献报道的中耳材料特性参数，建立中耳有限元分析模型。通过调整砧镫关节的 Young’s 模量数值，模拟听骨链中断以及固定状态。
    结果：当砧镫关结的 Young’s 模量减少到近1/1000时，中耳对所有频率传声性能几乎停止,最大损失达50dB;当砧镫关节 Young’s 模量增加1000倍时，中耳传声损失达近60dB。
    结论：认识中耳传声机制经历了电路模型、多参数模型等及现在的有限元分析模型。由于现有技术限制，个性化的中耳模型需要通过高分辨率CT获得，但是最薄CT达到0.5mm，对鼓膜仍难以精确获得几何参数。该研究通过调节砧镫关节大的 Young’s 模量，模拟听骨链中断与固定两种极端情况时对中耳变压增益机制的影响，所获得数据与文献报道数据类似，也符合传导性听力损失最大60dB的现象。但是，中耳传声结构有限元分析技术，从建立几何模型方法、材料特性设置、模型校准、模型类型等有诸多问题仍需要进一步解决。比如，如何检测中耳显微结构的材料特性？如果快速建模，从而获得个性化的中耳，尤其是鼓膜以及砧镫关节与锤砧关节的几何参数？内耳与镫骨底板之间如何处理，仅仅是将内耳看作damper呢，还是需要将内耳有限元分析模型一并建立？ 耳廓、外耳道、咽鼓管对中耳变压传声机制的影响如何？

锦心素颜

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程觉

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