中耳畸形对圆窗激振听力补偿性能影响的数值分析

目的研究中耳畸形对圆窗激振性能的影响,为圆窗激振式人工中耳的优化提供理论支持。方法构建包含两腔不对称的非螺旋耳蜗的人耳有限元模型,并与实验数据进行对比,验证模型的可靠性。基于该模型,通过改变相应组织的材料属性,分别模拟听骨链固定、听骨链融合、听小骨缺损3种中耳畸形对圆窗激振性能的影响。结果中耳畸形主要影响圆窗激振式人工中耳的低频性能,听骨链固定和听骨链融合对圆窗激振起恶化效果。镫骨固定对圆窗激振补偿性能的影响最大,恶化量高达47.93 dB;听小骨缺损可提高圆窗激振的性能,最大改善量为6.24 dB。结论中耳畸形对圆窗激振的低频性能有影响,临床植入圆窗激振式人工中耳时需要针对性地提高其作动器的输出量。     

中耳畸形对能量吸收率影响的数值研究

为了研究中耳畸形对能量吸收率的影响,本文基于前期所建人耳有限元模型,构建了一个能够模拟人耳能量吸收的力学模型,并利用两组实验数据验证了该模型。基于该模型,通过改变相应组织的结构和材料属性,模拟了砧镫关节缺失、砧骨固定和锤骨固定、镫骨固定这三类常见的中耳畸形;对比分析这三类畸形相应的能量吸收率,研究了中耳畸形对能量吸收率的影响。结果表明:砧镫关节缺失会使能量吸收率在1000 Hz附近显著增大。砧骨固定和锤骨固定会使能量吸收率在低频阶段急剧减小,且在1000 Hz以下低于10%;与此同时,能量吸收率的峰值移向更高频率。对于这两类中耳畸形,在宽频声导抗测试中具有较为明显的特征。而镫骨固定会使能量吸收率在低频段减小、中频段增大,但变化程度较小,在宽频声导抗测试中无明显特征。本文研究结果或可为临床上中耳畸形的宽频声导抗诊断提供一些理论参考。     

典型中耳病变对圆窗激振听力补偿性能影响的数值分析

目的研究典型中耳病变对圆窗激振听力补偿效果的影响,为圆窗激振式人工中耳的优化设计提供参考。方法利用CT扫描和逆向成型技术建立包括中耳和耳蜗的有限元模型,并验证模型的可靠性。再基于该模型,通过改变相应组织的材料属性,分别模拟镫骨环韧带硬化、镫骨不正常发育和锤骨前韧带硬化3种典型中耳病变。通过对比相应的基底膜响应,分析这3种病变对圆窗激振听力补偿效果的影响。结果镫骨不正常发育主要在高频处降低圆窗激振的效果,镫骨环韧带硬化和锤骨前韧带硬化主要恶化圆窗激振低频段的响应。3种病变中,镫骨环韧带硬化对圆窗激振听力补偿效果影响较大,等效声压的减小量可高达17 d B。结论中耳病变恶化圆窗激振的听力补偿效果,且恶化量较大,故在设计圆窗激振式人工中耳时需要针对性地提高其作动器的输出量。     

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 kHz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。     

中耳炎病变对圆窗激振听力补偿影响的数值分析

为了研究中耳炎引起的鼓膜病变和听小骨腐蚀对圆窗激振式人工中耳听力补偿的影响,利用计算机断层扫描(CT)技术和逆向成型技术建立了包含耳蜗不对称结构的人耳有限元模型,并与相关实验数据对比,验证模型的可靠性。基于该模型,通过改变相应的组织结构,分别模拟中耳炎引起的鼓膜病变和听小骨腐蚀,并对比相应的基底膜特征频率处的位移响应,来研究中耳炎病变对圆窗激振听力补偿效果的影响。结果表明:鼓膜增厚和鼓膜硬化主要恶化圆窗激振低频段的听力补偿效果;鼓膜穿孔和未导致听骨链脱离的听小骨腐蚀,对圆窗激振的影响较小;不同于前述病变类型的影响,听小骨腐蚀导致听骨链脱离时,将提高圆窗激振低频段的听力补偿性能。因此,设计圆窗激振作动器时,应综合考虑中耳炎病变对其听力补偿性能的影响,特别是鼓膜增厚及硬化对其低频段性能的恶化,适当增大其低频段的输出增益,确保其术后的实际听力补偿性能。