圆窗激振耳蜗微观动态特性研究

摘要

耳聋是社会上最常见的疾病之一，需要根据患者听损程度的不同用助听器进行听力补偿。由于助听器伴有声反馈、输出增益小、堵耳等不足，针对该问题，国内外很多机构研究通过机械激励耳内组织的人工中耳来补偿听力损伤；然而，临床上使用的人工中耳主要是针对直接驱动中耳听骨链而设计的，对于一些听骨链断裂和先天性中耳畸形等患者，传统人工中耳装置难以经卵圆窗传音途径有效地将声能传入内耳。为了解决以上问题，圆窗激励式人工中耳成为近几年研究热点，其与传统的人工中耳相比，具有不受听骨链是否完整的影响的优点。但是，目前圆窗激励式人工中耳的评价指标依然采用传统的人工中耳评价指标，如镫骨位移。由于圆窗激励式人工中耳与传统的人工中耳在耳蜗中能量传递路径相反，且耳蜗相对于基底膜是非对称结构，因此，在相同的能量输入到耳蜗时，正常感声时镫骨位移与圆窗激励式人工中耳引起的镫骨位移之间必然存在偏差，故直接用镫骨位移作为圆窗激励式人工中耳的评价指标会存在误差。 听觉主要是通过内毛细胞的剪切运动引起膜电位的变化而产生。故本文针对上述问题，构建耳蜗柯蒂氏器微观动力学模型，对比分析圆窗激振与正常感声下的内毛细胞静纤毛动态特性，以内毛细胞静纤毛剪切位移作为圆窗激励式人工中耳的评价指标，并以此为标准修正镫骨位移，使镫骨位移可以正确反映圆窗激励式人工中耳的听力补偿效果。具体内容如下： 首先，建立了耳蜗宏观模型和耳蜗基部、中部及顶部微观有限元模型。并将模型计算结果与相关实验数据进行对比，验证了模型的可靠性；其次，将耳蜗宏观模型计算出的耳蜗基部、中部及顶部流体压力施加到对应的耳蜗微观有限元模型上，分析得到圆窗激励式人工中耳以基底膜位移作为评价指标和以内毛细胞静纤毛剪切位移作为评价指标之间的偏差；最后，根据耳蜗宏观模型，分析得到圆窗激励式人工中耳以镫骨位移作为评价指标和以基底膜位移作为评价指标之间的偏差，从而推算出圆窗激励式人工中耳以镫骨位移作为评价指标和以内毛细胞静纤毛剪切位移作为评价指标之间的偏差，继而得到以镫骨位移作为圆窗激励式人工中耳评价指标的修正值。

目录

声明

致谢

变量注释表

1绪论

1.1引言

1.2课题研究背景及意义

1.3圆窗激励式人工中耳研究现状

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.4耳蜗微观力学国内外研究现状

1.4.1国外研究现状

1.4.2国内研究现状

1.5本文的主要章节安排

2耳蜗宏观力学模型构建

2.1耳蜗宏观模型介绍

2.2耳蜗宏观模型构建

2.2.1流体域控制方程

2.2.2固体域控制方程

2.2.3边界条件

2.2.4材料属性及几何尺寸

2.3模型实验验证

2.3.1选频特性

2.3.2流体压力验证

2.4耳蜗压力计算

2.5本章小结

3耳蜗微观力学模型构建

3.1耳蜗微观结构

3.2耳蜗微观有限元建立

3.2.1几何及网格

3.2.2材料属性

3.2.3边界条件与载荷

3.2.4等效声压级

3.3模型实验验证

3.3.1耳蜗基部模型验证

3.3.2耳蜗中部模型验证

3.3.3耳蜗顶部模型验证

3.4本章小结

4基底膜与内毛细胞静纤毛运动关系构建

4.1 耳蜗基部基底膜与内毛细胞静纤毛运动关系

4.2 耳蜗中部基底膜与内毛细胞静纤毛运动关系

4.3 耳蜗顶部基底膜与内毛细胞静纤毛运动关系

4.4 基底膜位移作为圆窗激励式人工中耳评价指标的修正值

4.5本章小结

5镫骨与内毛细胞静纤毛运动关系构建

5.1 耳蜗基部镫骨与内毛细胞静纤毛运动关系

5.2 耳蜗中部镫骨与内毛细胞静纤毛运动关系

5.3 耳蜗顶部镫骨与内毛细胞静纤毛运动关系

5.4 镫骨位移作为圆窗激励式人工中耳评价指标的修正值

5.5本章小结

6总结与展望

6.1全文总结

6.2主要创新点

6.3研究展望

参考文献

作者简历

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