基于集总参数模型的人工耳蜗圆窗植入位置对残余听力影响分析

发布时间：2024-02-14 07:07

　　人工耳蜗植入是目前治疗重度到极重度感音性耳聋的有效方法。低频残余听力能够让患者具有较好的言语识别及音乐鉴赏能力,因此在人工耳蜗植入术中保护患者残余听力具有重要意义。本文主要探讨人工耳蜗通过圆窗植入时的不同位置对残余听力可能带来的影响。研究首先基于医学影像利用有限元方法对耳蜗圆窗膜进行建模,将其简化为椭圆形平板结构;随后计算分析了10种人工耳蜗电极在圆窗上的植入位置对圆窗膜刚度变化的影响;进而通过集总参数模型预测了不同圆窗植入位置对残余听力的影响。研究发现,相对圆窗中心沿长轴方向偏移较远的植入方案可以帮助有效保护残余听力。

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【部分图文】：

图1人工耳蜗病人的CT图像，其中红色包络线显示了圆窗膜轮廓，蓝色包络线显示了电极轮廓。

本文模型对人工耳蜗植入后的圆窗膜进行了若干简化处理，包括：1）假设人工耳蜗的电极不会发生移动；2）假设圆窗膜的厚度和材料属性不会随人工耳蜗电极植入或粘合过程而发生改变。图2圆窗膜有限元模型

图2圆窗膜有限元模型

图1人工耳蜗病人的CT图像，其中红色包络线显示了圆窗膜轮廓，蓝色包络线显示了电极轮廓。图3圆窗膜阻抗变化

图3圆窗膜阻抗变化

图2圆窗膜有限元模型圆窗膜的声阻抗可以根据其上的声压与圆窗膜体积速度的比值求得。在具体有限元计算过程中，体积速度计算方法为各单元中节点速度的平均值乘以该单元与法向（压力所在方向）垂直的面积。图3显示了在不同频率下完整圆窗膜及人工耳蜗植入后圆窗膜的平均阻抗变化情况。

图4简化圆窗膜的形状。

考虑到圆窗膜不同简化方式对圆窗阻抗的影响，在此将提出的椭圆形平板圆窗膜模型阻抗与Elliott等人[23]采用的圆形平板圆窗膜模型阻抗进行对比。在对比计算中保持两种形状的圆窗膜面积相等，根据面积公式得到圆形平板圆窗模型的半径。如图4所示，左侧图为本文提出的椭圆形平板圆窗膜模型，右....

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