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。

人工听骨传声特性的有限元分析

目的:探讨局部置换听小骨的假体材料对手术后传导性耳聋患者能重新获得听力效果的影响。方法:将人体正常耳CT扫描结果,用自编软件将CT扫描数值化并导入PATRAN重建三维有限元模型,应用动力学的传导振动原理,对正常的听小骨结构进行动力数值计算分析,并与现已报道的试验结果对比。对置换的听小骨假体分别赋值不同的的材料参数进行动力计算分析,与正常的听小骨结构力学行为进行对比。结果:中耳三维有限元模型计算所得频率响应曲线与由新鲜颞骨测试所得频率响应曲线的大小及分布基本一致。随着弹性模量的不断增大,镫骨足板振幅也变大,且越来越接近正常人体的镫骨足板振幅,当弹性模量大于115000gpa,镫骨足板振幅曲线变化率较小,几乎呈一条水平线。结论:本研究模型正确可信;手术置换材料物理参数的选择应突破以往临床中主要考虑材料密度的倾向,而应该重点考虑弹性模量,所取材料的弹性模量越大,置换后的患者听力恢复效果越好,当弹性模量达到115000gpa为极值,听力的恢复效果不再增加。

不同材料镫骨赝复体术后听力效果的有限元分析

目的探讨不同材料的镫骨赝复体对镫骨置换术后听力效果的影响。方法根据复旦大学附属中山医院提供的人体正常耳CT扫描结果,用自编软件将CT扫描数值化并导入PATRAN重建三维有限元模型,应用动力学的传导振动原理,对正常的听小骨结构进行动力数值计算分析,并与目前已报道的试验结果对比。对同种置换方式下采用不同材料(不锈钢、钛合金、生物陶瓷)的镫骨赝复体所重建的听骨链结构进行动力数值计算分析,并与正常的听骨链结构力学行为进行对比。结果本文所建立的中耳三维有限元模型形态符合人体中耳,由该模型计算所得频率响应曲线与新鲜颞骨测试所得频率响应曲线其大小及分布基本一致。钛合金材料的镫骨赝复体振幅和正常人体的镫骨底板振幅最为接近,生物陶瓷次之,而不锈钢镫骨赝复体最差。结论采用钛合金镫骨赝复体术后听力恢复最好。钛合金是一种理想的制作镫骨赝复体的材料。

镫骨赝附体与砧骨长突连接方式对声音传导的有限元分析

目的:探讨镫骨与砧骨长突的连接方式对声音传导的影响,以指导镫骨手术。方法:根据复旦大学附属中山医院提供的人体正常耳CT扫描结果,用自编软件将CT扫描数值化并导入PATRAN重建三维有限元模型,应用动力学的传导振动原理,对正常的听小骨结构进行动力数值计算分析,并与目前已报道的试验结果对比。对采用环型置换术式,用不同环直径的镫骨赝附体所重建的听骨链结构进行动力数值计算分析,并与正常的听骨链结构力学行为进行对比。结果:在环型镫骨置换术中,镫骨赝附体与砧骨长突连接处环直径的大小对镫骨的振幅有影响,即当置换环直径越小时,镫骨赝附体振幅越接近正常人体,患者听力恢复效果越佳。结论:镫骨赝附体与砧骨长突连接处环直径的大小对患者术后的听力恢复有影响。