基于遗传算法反求耳结构弹性模量

本研究通过力学反问题原理,利用已知的位移求解耳结构弹性模量。随机产生遗传算法的初始种群,使用自编的Matlab算法程序,对初始种群进行遗传迭代计算,把已知的目标位移与种群位移的均方差作为目标函数,以目标函数值最小控制迭代进化的方向。通过耳结构的鼓膜凸和镫骨底板2个控制位移以及砧镫关节周围的8个控制位移这两个算例求解正常砧镫关节的弹性模量,并使用耳结构的鼓膜凸和镫骨底板2个控制位移求解病变砧镫关节的弹性模量。结果表明,使用基于遗传算法的反问题方法计算耳结构的弹性模量是可行的,并且具有稳定性和不受结构力学性能影响的特点,相对误差分别为0.05%和0.2%、0.03%,可为临床病变耳提供有效的力学参数。     

鼓膜-听骨链精细三维重建及谐响应有限元分析

目的　建立精细化的鼓膜-听骨链三维模型,并通过有限元方法进行生物力学分析,验证模型的合理性,为后续实验提供理论基础及依据。 方法　通过Micro-CT获取精细断层数据（螺距0.24 mm,断层图像共464张）,利用多软件综合处理,数字化重建鼓膜-听骨链,使用有限元进行谐响应振动力学分析,与激光多普勒在颞骨标本上获取的相应数据进行对比分析。 结果　数字化重建的鼓膜-听骨链模型,于100Hz、800Hz、8000Hz处,鼓膜数据采集点振幅分别为0.022μm、0.031μm、0.0041μm,镫骨足板数据采集点振幅分别为0.011μm、0.015μm、0.000069μm,各频率对应振幅与激光多普勒所得结果区间相符,趋势一致。 结论　利用该方法建立的模型,可以有效的数字化还原鼓膜-听骨链,后续可通过该模型,进一步实验分析听骨链生理及病理模型。     

鼓膜-听骨链精细三维重建及谐响应有限元分析

目的　建立精细化的鼓膜-听骨链三维模型,并通过有限元方法进行生物力学分析,验证模型的合理性,为后续实验提供理论基础及依据。 方法　通过Micro-CT获取精细断层数据（螺距0.24 mm,断层图像共464张）,利用多软件综合处理,数字化重建鼓膜-听骨链,使用有限元进行谐响应振动力学分析,与激光多普勒在颞骨标本上获取的相应数据进行对比分析。 结果　数字化重建的鼓膜-听骨链模型,于100Hz、800Hz、8000Hz处,鼓膜数据采集点振幅分别为0.022μm、0.031μm、0.0041μm,镫骨足板数据采集点振幅分别为0.011μm、0.015μm、0.000069μm,各频率对应振幅与激光多普勒所得结果区间相符,趋势一致。 结论　利用该方法建立的模型,可以有效的数字化还原鼓膜-听骨链,后续可通过该模型,进一步实验分析听骨链生理及病理模型。     

人耳鼓膜病变数值分析

目的研究鼓膜厚度和硬度对人耳传声的影响。方法利用CT获取志愿者耳部结构临床资料,使用Matlab软件提取相关结构的边界,将边界文件导入ANSYS建立人耳结构数值有限元模型。结果利用本文人耳数值模型,在外耳道口施加105dB声压,进行200～8000Hz频率范围的谐响应分析。以此研究在鼓膜病变情况下,鼓膜和镫骨底板位移幅值的变化规律。结论用数值方法解释了鼓膜病变对传声的影响,为鼓膜修补提供了力学参考。     

不同激振位置对压电式人工中耳听力补偿性能的影响

研究不同激振位置对压电式人工中耳听力补偿性能的影响,确定压电式人工中耳最优激振位置。建立人耳有限元模型,并通过和相关实验数据进行对比验证模型的可靠性。基于该模型,分别在鼓膜脐部、砧骨体、砧骨长突和圆窗施加相同的位移驱动,通过检测镫骨足底板位移及基底膜的最大位移,分析这些位置的激振对人工中耳听力补偿性能的影响。结果表明,以镫骨足底板位移为评估标准会低估圆窗激振的高频听力补偿效果。砧骨长突激振下的基底膜特征位置处的运动位移大于激振鼓膜脐部及激振砧骨体时的位移值,其中激振砧骨体时的基底膜特征位置处运动位移最小;激振圆窗时的基底膜特征位置处运动位移在低频段小于激振其他位置时对应的位移值,但在中、高频段其激振效果最好。在频率低于400 Hz时,砧骨长突激励听力补偿效果最好,圆窗激励听力补偿效果最差。当频率大于1 k Hz时,圆窗激励听力补偿效果比其他位置好。以传统的镫骨足底板响应为评估标准,将低估圆窗激振式人工中耳的听力补偿效果。     

人工听骨不同接入方式对耳结构动力响应的影响

目的 研究人工听骨接入方式对听力恢复的影响。方法 通过CT扫描技术,结合自编C＋＋程序读取CT数据中体单元建立人耳结构几何模型,将几何模型导入PATRAN中建立有限元数值模型。采用频率响应方法对耳结构模型进行流固耦合计算,同时分析人工听骨不同接入方式及接入位置对耳结构声音传导的影响。结果 通过对正常人耳的动力响应分析,得到数值模型中计算出的鼓膜凸与镫骨底板振幅与试验数据吻合,验证本文模型的正确性。结论接在鼓膜凸的位置其动力响应最好,镫骨振幅高于其他连接方式。即人工听骨接在鼓膜凸的位置比较吻合人耳的生理功能,其重建听力效果更好。     

中耳病变及人工镫骨形体研究

目的 研究听骨韧带、肌腱硬化和切除以及人工镫骨置换对声音传导的影响。方法 基于CT扫描数据,通过自编C＋＋程序读取CT数据中体单元建立人耳结构几何模型,将几何模型导入PATRAN中赋予材料参数、设置关节接触面以及相应其他边界条件生成数值模型。结果 利用本文人耳数值模型进行正常耳和病变耳的谐响应分析,得到正常耳和病变耳镫骨底板和鼓膜凸的振幅变化规律。并由此构建了套型人工镫骨。结论 正常耳的模拟结果与实验测试结果吻合,证明了本模型准确性,可以模拟人传声功能。本模型模拟病变耳的计算结果可以从力学角度解释病变对声音传导的影响,为病变耳治疗提供参考。本文的套型人工镫骨较我国临床用的环型人工镫骨更吻合人耳的生理功能,其重建听力效果更好。     

声激励影响人眼频率响应的有限元分析

目的研究声激励下激励源、眼内压以及材料参数对人眼频率响应的影响。方法基于三维有限元全眼模型,根据人眼形变及应力分布结果,定量分析各参数对人眼频率响应的影响。结果其他参数保持不变,只改变激励源的位置、大小,声激励源分别放在角膜正上方、偏45°处以及激励较大处,134 Hz时人眼共振幅值分别为35、48和133μm;只改变眼内压时,第1阶共振频率几乎不受眼内压的影响,其他阶的共振频率随眼内压增大稍向左偏移;只改变巩膜弹性参数,人眼组织的共振频率随着巩膜弹性增大而增加。结论激励源的位置和大小对人眼的共振频率无影响,但对共振幅值有较大影响;眼组织材料参数对人眼频率响应的影响较大;眼内压对共振频率的影响呈近似线性。研究结果为临床开发高性能的眼内压监测技术提供理论基础。     

镫骨固有三维运动模式的有限元分析

目的:探讨镫骨的固有振动模式,以研究镫骨在能量传输过程中的有效运动方式.方法:通过人体左侧颞骨标本连续切片,获取镫骨及相关结构的图像数据,采用SURFDRIVER-GEOMAGIC-HYPERMESH-ANSYS联合建模求解技术,进行几何建模、材料模型选取、网格剖分、边界条件定义、Block Lanczos法模态分析求解.结果:模态频率结果显示,前20阶模态频率基本呈非线性单调递增趋势,前6阶频率值平缓,第7阶以后频率值陡增.前6阶模态振型可见镫骨有活塞运动、摆动、平移、转动等运动模式,各阶次5个节点(上、下、前、后、中)均伴有镫骨底板活塞运动,且第3阶5个节点镫骨底板活塞运动方向一致、幅度达最大值.结论:镫骨底板活塞运动伴随前6阶各频段,该形式是推动声波传递最有效的模式和镫骨的固有振动模式.     

外耳道静压对声音传递和耳蜗输入影响数值分析

为分析静压变化对中耳听骨链运动和耳蜗输入的影响,运用有限元模型研究外耳道静压导致的中耳声音传递功能和耳蜗激励输入改变。首先,根据相关实验测量数据并结合有限元分析,拟合了耳道静压力与中耳各构件有效弹性模量关系的经验公式;然后,通过材料参数的改变模拟压力造成的中耳结构刚度增加,分析耳道静压对中耳机动性的影响和不同耳道压力下镫骨底板位移、速度和耳蜗两窗压力差的变化。计算结果与相关的文献实验数据有较好的符合,说明所建立的计算模型在模拟静压条件下中耳传递功能方面的合理性。结果表明在低频范围(0～0.6 kHz)外耳道静压对两窗压力差的影响稍大于对镫骨位移的影响。     

Modes of Inheritance of Errors of Refraction

Eighteen families in which both parents had refractions within the range of +4·0 D to −4·0 D and axial lengths seen in emmetropia (22·3-26·0 mm) showed coefficients of correlation of the order 0·5 indicative of polygenic inheritance. Such coefficients were seen for axial length (0·407) and for the cornea (0·487), but not for the lens (which is known to be yoked to the axial length). No such coefficients were seen in 19 families in which one of the parents had axial length outside the emmetropic range (nine families with long axes and 10 with short axes).

The pattern of polygenic inheritance for emmetropia (completely correlated optical components) and errors of refraction up to 4·0 D (inadequately correlated components: correlation ametropia) follows that seen in stature and other measurable characters. In contrast the high refractive errors with their abnormal axial lengths (component ametropia) are—like the extremes in stature—pathological anomalies with monofactorial inheritance.

     

Level of functioning of siblings and parents of probands of varying degrees of retardation

A further analysis of already published data supports the position that retardates of low ability level less frequently have retarded siblings, retarded parents, and parents low in occupational level than do retardates higher in ability level. The analysis supports the position that there are two types of retarded individuals, persons retarded as a result of gene or chromosomal anomalies, brain injury, etc., who more frequently occur in the lower-level retardate group, and persons whose retardation represents polygenic segregation, who more frequently occur in the higher-level group.     

Recovery of responsiveness of cells of lateral geniculate nucleus of rat

1. Recovery of responsiveness of single cells in lateral geniculate nucleus of rat has been determined in both P and I cells. There are three types of recovery curve among P cells; (a) early recovery, (b) early partial recovery followed by depression and then complete recovery, (c) prolonged depression followed by cyclic recovery. Type (c) is by far the commonest recovery curve. In contrast to the spike in a P cell, the synaptic potential recovers to its full amplitude in about 20 msec. All I cells exhibit similar rapid recovery curves after a prolonged depression.2. Conditioning stimuli applied to visual cortex also produce a prolonged depression in most P cells but I cells can be re-excited at short intervals from cortex. Decortication does not prevent the prolonged depression of the multineuronal response produced by optic nerve stimulation.3. A neuronal model is proposed to explain these observations. It is supposed that I cells (interneurones) are innervated by axon collaterals of the P cells (principal cells, projecting to visual cortex) and that the I cells exert an inhibitory influence on the P cells.     

Analysis of two types of dopaminergic responses of neurons of the spinal ganglia of rats

It was established, in experiments on isolated spinal ganglia of adult rats in concluons of intracellular recording, that dopamine (1 M/liter) elicits depolarized responses in 61% of neurons, hyperpolarized in 20% of neurons, and depolarized-hyperpolarized in 19% of neurons. The depolarized responses are associated with the activation of D₁ dopamine receptors, and are governed by the shift of cAMP-dependent cation (sodium) channels to the conducting state. The hyperpolarized responses are triggered by the activation of D₂ dopamine receptors, which by means of HTP-binding protein convert the potassium channels to the conducting state. The change in the polarization of neurons with the action of dopamine influences their electrical excitability variously.Translated from Fiziologicheskii Zhurnal SSSR imeni I. M. Sechenova, Vol. 76, No. 6, pp. 739–745, June, 1990.