中耳力学:骨传导与骨传导助听器

除常用的气传导(air conduction)途径外,人类还可通过骨传导(bone conduction)途径感知声音。骨传导指声音以振动形式通过颅骨及软组织等传导至耳蜗引起听觉感知的物理-生理过程。在几百年前,人类便已认识骨传导现象,并开发了一些利用骨传导的听觉装置。Békésy(1961)发现纯音经骨传导形成的听觉可以被经仔细调节强度相等、相位相反的一个同频率气导纯音所抵消,因此指出骨传导和气传导在耳蜗感知层面具有相同的物理生理机制。骨传导传声过程中大部分能量绕过了外耳、中耳直接刺激内耳,故传导性听力损失患者的骨导听阈并无太大影响,也因此骨传导成为该类患者一种可行的助听方案[1]。一些中耳疾病也常使骨传导听阈形成频率特异的切迹。因此,骨传导成为中耳力学的重要研究课题之一。本文介绍骨传导传音感音的途径与机制,并着重阐述骨传导助听技术的临床应用及其听力学增益。

中耳力学:鼓膜的生理和病理

鼓膜是中耳的“门户”,将环境声压转换为听觉器官结构振动,是中耳实现声音传导和放大的重要组成部分。鼓膜具有特殊的形态和结构,不仅在低频和高频传声中具有不同的振动形态,以适应中耳传声特性的需求,还可通过主动调节保护听力。同时,鼓膜是中耳中最易受损的组织之一,也是人类听觉系统中罕见的具有自愈和再生功能的结构。鼓膜修复材料和技术是生物材料、组织工程研究的重要前沿。本文从生物力学角度阐述鼓膜的生理和病理,总结近年来相关领域的最新研究进展。

中耳力学:有限元仿真研究进展

中耳听骨链系统是一个构造精巧的传声装置,通过自身振动将空气中的压力变化(声)信号传导至内耳,克服空气和内耳淋巴液间的阻抗差异。各种中耳病变均会引起这一传声系统的工作异常,导致传导性听力损失。对中耳生理功能和病理机制的深入研究有助于相关临床诊断和治疗技术的发展。实验测量和仿真分析是中耳力学研究的常用方法[1]。实验测量手段的不足主要在于侵入测量困难,获取数据有限,且特殊病理状态的测试样本极难获得。有限元仿真方法基于动力学的理论,在计算机上对中耳传声过程进行再现,不仅成本低廉、可获得多种数据,而且便于研究一些实验中难以模拟的中耳状态。本文介绍有限元仿真技术在中耳生理功能和病理机制研究中的应用,尤其是近年来的进展。

中耳力学:声导抗测试原理及进展

鼓室声导抗(tympanometry或acoustic immittance)测试是中耳功能评估的无创方法,通过向耳道发射探测音,对中耳反射的声压进行测量,形成鼓室图(tympanogram)。鼓室图的曲线变化反映中耳功能的变化,进而用于中耳病理的诊断。近年来对于中耳病变精细化诊断的需求促使了宽频声导抗(wideband acoustic immittance,WAI)的发展,相比临床传统采用单一频率(226 Hz)探测音的鼓室声导抗测试,WAI在更广范围的听觉频率区间对中耳功能进行评估,因此具有更好的敏感性和特异性,有望在临床上广泛应用。本文介绍声导抗测试的基本原理,并总结宽频声导抗相关研究进展。

以贺信精神为指引的最优化方法课程思政改革与实践

最优化方法是哈尔滨工业大学研究生公共基础课。课程以夯实理工科研究生数学基础为目标,着重提高学生运用优化方法解决实际问题的能力,培育和训练学生的综合素质和技能,为培养复合型创新人才奠定坚实的基础。教学过程中以习近平总书记致信祝贺哈尔滨工业大学建校100周年贺信精神为指引,立足国情、校情,以课程为载体积极推进思政育人体系建设,将贺信精神、学科发展史、爱国事迹和科学意义等思政元素与教学内容有机结合,实现核心价值引领、多维知识传授、综合素质养成“三位一体”的思政育人目标。

亚洲型DEL母亲产生抗-c致新生儿溶血病的母子输血救治

目的 探讨1例亚洲型DEL母亲产生抗-c引起的新生儿溶血病的母子输血救治方案。方法 盐水试管法鉴定母子ABO血型、Rh表型;经典抗人球蛋白法进行母亲RhD阴性确认、RhD吸收放散试验;经典抗人球蛋白法、抗人球蛋白卡式法和凝聚胺法进行母亲意外抗体筛查及鉴定、抗体效价检测、交叉配血试验;新生儿溶血3项试验使用抗人球蛋白卡式法;RHD基因分型采用商品化RHD阴性鉴定基因检测试剂盒(PCR-SSP法)进行产妇RHD基因分型。结果 产妇Rh血清学表型CCee, DEL基因检测结果RHD^(*)1227A,产生抗-c;患儿Rh血清学表型DCcEe,直抗阳性,红细胞放散阳性,结合母亲孕产史、患儿临床表现和血液检查结果,诊断为抗-c引起的新生儿溶血病。结论 亚洲型DEL母亲产生抗-c并引起新生儿溶血病的患儿选择Rh表型DCCee红细胞输注,母亲选择Rh表型CCee冰冻解冻去甘油红细胞输注,输血有效。

物业公司财务凭证管理与内控策略

现代经济体系中,物业公司的财务凭证管理及其内控策略对确保企业透明度和财务健康至关重要。本研究从物业公司财务凭证管理的现状出发,深入探讨财务凭证管理中存在的问题及其根本原因,包括内部控制不足、技术和人力资源的局限。本研究采用了定性分析方法,通过比较国内外物业公司的财务管理模式,揭示了财务凭证处理中的普遍问题与挑战。本研究提出了一系列解决策略,包括制定有效的内控策略与流程优化、引入现代技术与自动化工具、强化员工培训及文化变革,以及加强法规遵从与风险评估。期望通过这些策略,帮助物业公司提升财务凭证管理的效率和准确性,从而增强企业的财务透明度。

不可移动文物保护和开发利用审计需关注的重点

近年来,各地区陆续出台政策措施,加大专项资金投入,不断推进不可移动文物保护和开发利用工作,让旧文物焕发新生机。本文以某地不可移动文物审计实践为依托,着重介绍不可移动文物保护和开发利用审计需要关注的重点,以期进一步促进不可移动文物的保护和开发利用。

miR-495-3p、miR-181d-5p在宫颈癌患者中的表达及临床意义

目的探讨miR-495-3p、miR-181d-5p在宫颈癌及宫颈癌前病变组织中的表达差异及对宫颈癌诊断的价值。方法收集2020年6月—2022年12月河北中石油中心医院收治的30例宫颈低级别鳞状上皮内病变(CINⅠ级组)、30例宫颈高级别鳞状上皮内瘤变(CINⅡ~Ⅲ级组)、50例宫颈癌(宫颈癌组)患者的临床资料及宫颈组织标本。采用免疫组化法检测各组宫颈组织中miR-495-3p、miR-181d-5p阳性表达情况,比较各组miR-495-3p、miR-181d-5p阳性表达率;采用RT-qPCR法检测宫颈癌组患者癌组织中miR-495-3p、miR-181d-5p表达量,分析miR-495-3p和miR-181d-5p表达量与宫颈癌患者临床病理特征的关系、miR-495-3p和miR-181d-5p对宫颈癌的诊断价值及二者在宫颈癌组织中表达的相关性。结果宫颈癌组miR-495-3p、miR-181d-5p阳性表达率均明显低于CINⅠ级组及CINⅡ~Ⅲ级组(P均<0.05)。宫颈癌组织中miR-495-3p、miR-181d-5p表达量与FIGO分期、肿瘤浸润深度、淋巴结转移有关(P均<0.05),FIGO分期越高、浸润越深二者表达量越低;miR-181d-5p表达量与分化程度有关(P<0.05),分化程度越高miR-181d-5p表达量越低。miR-495-3p、miR-181d-5p联合检测对宫颈癌的诊断价值高于miR-495-3p、miR-181d-5p单一检测(P=0.001)。宫颈癌组织中miR-495-3p、miR-181d-5p表达呈正相关。结论miR-495-3p、miR-181d-5p表达量与宫颈癌患者的FIGO分期、浸润深度、淋巴结转移情况相关,两者表达之间具有一定相关性,二者联合检测有助于宫颈癌的诊断。

被动螺旋耳蜗力学模型

耳蜗是人体重要的感音器官,蜗管中的基底膜是所有微观组织的支撑结构,其与淋巴液之间复杂的耦合运动是耳蜗感音功能产生的首要条件.通过将耳蜗的长度划分为有限数量的元素,并给定径向分布,推导出一组控制方程,用于微力学和流体耦合.然后结合矩阵组合方程,得到基底膜和淋巴液完全耦合的响应.分析不同激励下基底膜的瞬时响应、不同频率激励时共振位置的时域响应以及基底膜质量及刚度变化对其生物力学行为影响和听力功能的作用.结果发现:基底膜质量及刚度的增大均导致最大响应减弱,但最大响应位置却向基底膜不同方向移动,前者向底部而后者向顶部向移动;变化的基底膜截面可以很快地降低耳蜗中部和顶部的特征频率,以达到较好的滤波和放大特定频率激励的效果,且可以让耳蜗对特定频率区(1000-3000 Hz)间有较高的分辨效果.

网格结构对桥墩周围冲刷坑的促淤效果研究

减少冲刷坑深度是桥梁设计与维护中常面临的一个重要问题。为了进一步探明促淤网格的安装位置等对桩墩局部冲刷坑促淤修复效果的影响,通过水槽试验研究促淤修复率随促淤网格安装位置、网孔大小等要素的变化特征。结果表明:促淤修复率受来流强度的影响不大,受网格的相对安装位置影响很大;为提高促淤网格的稳定性和促淤修复效果,促淤网格应安装在沙波波谷以下尽可能高的位置,以获得尽可能大的促淤容量,增大网格的促淤深度;网格的相对网孔孔径越小,网格安装位置对冲刷坑促淤修复效果的影响越显著。最后,提出了促淤网格防护下的最终促淤深度计算公式,为今后促淤网格的工程应用提供参考。

耳蜗感音机理研究及临床应用

听力损失与耳聋疾病已严重威胁人类健康和影响人们的生活质量。耳是人体中重要的感觉器官,耳蜗是人耳关键的感音结构,受限于其复杂精密且位置隐蔽,导致实验研究存在诸多难以克服的困难,迄今为止诠释耳蜗感音机理仍是医学的重要难题。因此,融合数学、力学、生物和医学的多学科交叉原理,建立真实有效的耳蜗结构生物力学模型,深入研究耳蜗的感音机理,为听力修复和临床治疗提供理论基础是许多科学家关注的焦点。本文总结了当前耳蜗感音机理及临床应用研究现状,指出当前尚存在的问题,并对今后的研究工作进行展望。

中耳结构数值模拟及传导振动分析

传导性耳聋多由鼓膜或听骨链病变所致。缘于中耳解剖结构和传音机制的复杂,目前通过临床治疗未能使患者获得理想的听力。基于临床CT扫描结果建立中耳有限元模型,并应用动力学的传导振动原理,对中耳结构进行数值计算分析,得到鼓膜振幅分布及听骨链结构的应力场。分析并得到结论:鼓膜与锤骨接触的边界区域是鼓膜最容易穿孔部位;砧镫骨关节的邻近区域是听骨链结构最容易破坏部位。该结论与临床统计的中耳易病变位置相吻合。此研究从力学机理解释了中耳的病变机理,可为耳临床医学提供新的研究视角。

置换部分听骨赝复物后对人耳听力恢复的影响

目的探讨听骨部分置换术中不同的置换方式对患者术后听力的影响。方法根据人体正常右耳CT扫描结果,用自编程序将CT扫描数值化并导入PATRAN重建人耳三维有限元模型,对其进行声音传导动力分析,并与试验数据对比。结果通过正常人耳结构动力响应分析结果与实验数据吻合,验证了模型的正确性;在0.1～10 kHz频率下保留部分锤骨柄置换人工听骨比不保留锤骨柄术后听力恢复更好,听力恢复值在11.56～28.91 dB之间;保留部分锤骨柄时鼓膜处的最大应力值比不保留锤骨柄时更小;厚2.0 mm软骨片在0.1～0.6 kHz,2～10 kHz频率上听力恢复较好;厚0.1 mm软骨片在0.6～2 kHz频率上听力恢复较好。结论在听骨部分置换术中,保留部分锤骨柄比不保留锤骨柄听力恢复效果更好;鼓膜与人工听骨的接触面上垫置的软骨片厚度在0.1～2.0 mm之间对人耳听力恢复效果较好。

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。

耳膜振动方程的建立与求解

依据耳膜在解剖学中表现出的力学性质,抽象出六条假设,并由此建立耳膜力学模型。再由受迫阻尼振动原理和变分原理推导出耳膜振动方程。并利用贝赛尔函数建立耳膜位移与声压的关系,得到耳膜位移的解析解。并由此得到耳膜位移的三维图像,再与有限元数值模拟、解剖学得到图像相对比,证明此方程的正确性。所得方程可以从力学角度对耳朵一系列的生理现象、病理特征及病变原因进行研究。该思路及所得方程为耳生物力学的研究及应用开拓(提供)了新的视点。

超长桩的屈曲荷载计算

影响超长桩稳定的重要因素是桩侧土抗力。根据超长桩的工作特性,提出了一种新的桩侧土水平抗力计算模型。基于能量法给出了顶部有集中荷载,部分埋置于Winkler地基中超长桩的挠曲函数,并推导出超长桩的临界荷载公式。对分别采用m法,常数法和作者提出的计算模型计算的临界荷载作了比较,计算结果表明作者提出的模型计算得到的临界荷载值比较合理,m法计算的临界荷载偏大,而常数法得到的临界荷载偏于保守。分析了桩侧摩阻力对超长桩稳定性的影响,以及不同比例系数对超长桩临界荷载的影响。

不同模量弯压柱的解析解

依据不同模量弹性理论用流动坐标系及分段积分法导出复合荷载作用下弯压柱的解析解,建立了中性轴、应力、应变、位移的计算公式,并编制相应的有限元程序进行计算,与解析解进行误差对比· 最后对不同模量计算结果与经典力学同模量计算结果进行分析对比,得出两种理论计算结果的差异。