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.