《中耳聽力重建-中耳聲音傳導動力學特性有限元研究》是依託復旦大學，由黃新生擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：中耳聽力重建-中耳聲音傳導動力學特性有限元研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃新生
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
耳聾是一種常見病，據WHO估計全球約6億人存在聽力障礙；其中傳導性耳聾是一種可以通過手術治療的疾病，但由於中耳結構精細,傳音機制複雜，手術療效尚難確保。本項目擬從聲音傳導機理入手，採用Micro-CT和同步輻射技術獲取人新鮮顳骨標本的外耳、中耳和內耳結構原始數據；基於生物力學理論、結構動力學原理，用有限元建模方法建立包括外耳道、中耳和內耳的完整三維有限元模型；並通過有限元模擬計算，來驗證所建模型的合理性。基於所建立的人耳完整模型，用有限元模擬技術再現人耳傳聲過程中的動力學特性；比較正常和病理狀態下的中耳結構聲音傳導動力學差異；並模擬中耳聽力重建手術；用有限元模擬技術，比較不同構型聽骨假體和聽骨假體的不同固定方式對術後聽力恢復和聽骨穩定性的影響；系統研究聽骨假體構型和移植聽骨假體的穩定性，設計出實用聽骨假體；再通過新鮮顳骨實驗來驗證。探討出一套以數學及力學理論為依據，可以用於指導手術的方法。
結題摘要
背景：聽力對人類的社會活動意義重大，聽力下降嚴重影響患者的生活。對於傳導性及混合性聽力下降，可通過聽力重建手術恢復一定的聽力。但是聽力手術的效果並非十分理想，手術維持的效果也有限，因而，對其研究具有重要意義。目前對聽力機制的研究主要還是集中在顳骨實驗，然而顳骨較難獲取，且實驗較難進行。建立人耳的有限元模型可以通過計算機來進行聽力的研究，並能模擬聽力重建手術，因而在聽力研究中具有十分重要的意義。 主要研究內容：課題通過microCT掃描顳骨標本獲得人耳聽覺器官的斷層圖像，在Mimics軟體中建立人耳結構的三維幾何模型。通過Geomagic軟體對幾何模型進行修正、最佳化。在Hypermesh軟體中進行有限元格線的劃分，材料屬性的賦予以及模型邊界的設定，並檢查、修正模型的錯誤。將分網並設定好的模型導入Abaqus中進行有限元計算，模擬生理、病理及手術條件下的中耳模型回響情況。 重要結果：1、全聽骨置換術時，聽骨假體與鐙骨足板中央部位的連線方式，術後患者聽力恢復最佳。2、 聽骨鏈並不是一個完全剛性的結構，通過錘砧、砧鐙關節的柔性連線使得三塊聽小骨之間也具有一定的相對運動。並且由於關節的剛度有限，將聽骨鏈之間的剛度限制在一定的範圍內，從而從鼓膜傳遞過來的聲音既能較好的轉化為鐙骨對內耳淋巴液最有效的激勵，又不至於損失過多的聲能。3、韌帶和肌腱的硬化會妨礙聽骨鏈的運動，從而導致鐙骨底板傳遞至內耳的振幅降低，導致了聽力的損失。切除硬化的聽骨韌帶可以有效的恢復聽力。4、進行了多次的顳骨振動測試。新鮮顳骨標本的力學屬性較為優良，鼓膜及中內耳結構均未破壞，軟組織富有彈性。振動測試及假體的測試效果均較好。5、較小的圓窗振子和圓窗的接觸面及在圓窗振子和圓窗之間增加一層耦合層能較好的提高激振效果。6、設計了一種用於治療混合性聽力損傷的人工聽骨， 即可治療傳導性聽力損傷。又具有主動激振能力，對伴有的感音神經性聽力損傷進行補償。其結構簡單、不易故障、製造成本低，價格較低，便於廣泛推廣使用。 關鍵數據及其科學意義：本課題的關鍵是建立了完善的人耳有限元模型，並通過與實驗對比而驗證模型的有效性；所建立的模型可以用於模擬生理、病理及重建手術對人耳傳音功能的影響。對計算機虛擬實驗，仿真模擬人耳的聽力傳導具有重要意義。
