基于壓電疊堆的圓窗激振式人工中耳作動(dòng)器設(shè)計(jì)分析與實(shí)驗(yàn)研究
發(fā)布時(shí)間:2022-01-12 03:43
在柳葉刀2016年統(tǒng)計(jì)的全球疾病負(fù)擔(dān)研究報(bào)告中,聽力損傷被列為全球范圍內(nèi)患病率第四的非致命性疾病,其患者遍布各個(gè)年齡段,且目前的治療手段無法取得理想的治療效果。究其致病原因,大抵可分為感音神經(jīng)性、傳導(dǎo)性及混合性聽力損傷。目前佩戴傳統(tǒng)助聽器仍是廣泛使用的治療手段,其通過放大聲壓級(jí)提高患者的感聲效果,主要適用于輕度感音神經(jīng)性聽力損傷,但由于存在著增益不足、聲反饋、堵耳效應(yīng)等問題,使得傳統(tǒng)助聽器的治療效果及適用患者人群均受限。因此,人工中耳作為一種通過機(jī)械作動(dòng)裝置直接激振鼓膜、聽骨鏈或者圓窗的治療手段,具有增益高、適用患者廣的特點(diǎn),開始受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注和深入研究。其中,圓窗激振式人工中耳即是其中一種。目前,臨床上廣泛采用振動(dòng)聲橋的懸浮振子進(jìn)行圓窗激振。但是,懸浮振子最初為砧骨激振所設(shè)計(jì),用于圓窗激振時(shí)存在著作動(dòng)端面較大的問題,且懸浮式的結(jié)構(gòu)和筋膜固定的方式不利于振動(dòng)傳遞,F(xiàn)有的臨床報(bào)道顯示,這種懸浮振子用于圓窗激振時(shí),存在著低頻輸出不足、初始?jí)毫o法監(jiān)控、耦合桿端部與圓窗膜之間尺寸不匹配等問題,使得患者的術(shù)后聽力補(bǔ)償效果不理想,且個(gè)體差異較大。為解決以上問題,本文首先基于當(dāng)前圓窗激振式作...
【文章來源】:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:96 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
傳統(tǒng)助聽器工作原理示意圖
1緒論3感音神經(jīng)性聽力損傷和混合性聽力損傷患者能夠獲得更為有效的治療方案,近年來,國(guó)內(nèi)外很多研究機(jī)構(gòu)研究植入式助聽裝置取得了較大的進(jìn)展,其中人工中耳(MiddleEarImplant,MEI)便是其中一種。通常,人工中耳包括麥克風(fēng)、電源、信號(hào)處理裝置以及作動(dòng)器。如圖1-2所示,其工作原理為麥克風(fēng)將采集到的聲信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),經(jīng)過信號(hào)處理裝置的處理后,電信號(hào)由作動(dòng)器轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng),直接驅(qū)動(dòng)鼓膜[13,14]、聽骨鏈(錘骨、砧骨、鐙骨)[15-18]或者圓窗[19,20],繼而振動(dòng)內(nèi)耳淋巴液,刺激聽覺末梢感受器產(chǎn)生聽覺[21],以實(shí)現(xiàn)對(duì)聽力的補(bǔ)償,具有語(yǔ)音清晰度高、聲反饋孝聲音失真小和高頻增益強(qiáng)等特點(diǎn)[22-24]。圖1-2人工中耳工作原理示意圖Figure1-2Schematicdiagramoftheworkingprincipleofmiddleearimplant傳統(tǒng)人工中耳需保持聽骨鏈完整,通過作動(dòng)器直接振動(dòng)鼓膜或者聽骨鏈?zhǔn)够颊吒惺艿铰曇,有助于中重度感音神?jīng)性聽力損失和混合性聽力損失患者改善聽力。然而,對(duì)于部分患有鼓室或聽骨鏈異常(如先天性外中耳畸形、中耳炎引起的聽小骨腐蝕等)的中重度傳導(dǎo)性和混合性聽力損傷患者,由于難以進(jìn)行手術(shù)、手術(shù)治療失敗以及人工中耳佩戴困難等原因,導(dǎo)致人工中耳裝置難以經(jīng)卵圓窗傳音途徑(正向激勵(lì))有效地將聲音振動(dòng)傳遞入內(nèi)耳。因此,針對(duì)該問題,Colletti等[25]于2006年在臨床植入時(shí)避開聽骨鏈,將奧地利MED-EL公司生產(chǎn)的振動(dòng)聲橋(VibrantSoundbridge,VSB)的微型懸浮電磁作動(dòng)器(FloatingMassTransducer,FMT)直接植入在患者耳蝸的另一入口(圓窗處),通過作動(dòng)器機(jī)械激振圓窗膜(逆向激勵(lì))來補(bǔ)償聽力,并取得了良好的臨床效果。這種圓窗激振的植入方式,拓展了傳統(tǒng)人工中耳的治療領(lǐng)域。使它不僅能治療中重度感音神經(jīng)性聽力損傷
1緒論5通過電磁線圈驅(qū)動(dòng)該磁體。這些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)都證明了通過在圓窗膜處植入作動(dòng)器,能夠提供有效的聽力補(bǔ)償效果,圓窗激振式人工中耳作動(dòng)器的可行性得到驗(yàn)證。2006年,Colletti等[25]首次報(bào)道了圓窗激振的臨床實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中,采用Med-EL公司生產(chǎn)的振動(dòng)聲橋(VibrantSoundbridge,VSB)作為植入裝置,對(duì)振動(dòng)聲橋作的唯一改動(dòng)是:剪除了懸浮振子(FMT)上用于綁定砧骨長(zhǎng)突的鈦質(zhì)夾子以便于將懸浮振子植入圓窗處。此外,由于圓窗膜被圓窗龕包裹,圓窗龕是鼓室內(nèi)側(cè)壁位于鼓岬后下方的一個(gè)向內(nèi)的凹陷,其底部有一類圓形窗口即為圓窗[40,41]。因此,如圖1-3所示,在進(jìn)行懸浮振子的植入時(shí),為便于懸浮振子的放置,需先磨除圓窗龕上方及后方的部分骨質(zhì)[25]。如圖1-4所示,為懸浮振子植入圓窗處示意圖,該實(shí)驗(yàn)中對(duì)7名患有中重度的傳導(dǎo)性聽力損傷的患者進(jìn)行植入,這7名中患者大部分同時(shí)伴有中度感音神經(jīng)性的聽力損傷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,通過在圓窗處放置懸浮振子,7名患者的骨導(dǎo)聽力提升值為15~20dB,氣導(dǎo)聽力的提升值為20~30dB,顯示出了可觀的聽力補(bǔ)償效果,以及這些患者能夠?qū)φ5恼Z(yǔ)音輸入獲得高度的可懂度這一事實(shí)證明,對(duì)于本研究中的大多數(shù)受試者,圓窗植入能夠顯著減少傳導(dǎo)性和感音神經(jīng)性聽力損傷患者的語(yǔ)音通信障礙。同年,Kiefer等[42]基于計(jì)算機(jī)模型和Colletti等[25]第一次的臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果,重復(fù)了懸浮振子的圓窗植入實(shí)驗(yàn),并獲得了類似的結(jié)果。證明通過耦合圓窗膜以激振耳蝸有希望成為治療聽力損傷的第二種方案,通過激勵(lì)圓窗可以獲得等效于正常傳聲途徑獲得的聽力效果。圖1-3待磨除的圓窗龕骨壁示意圖Figure1-3Schematicdiagramofroundwindownichetoberemoved
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]初始?jí)毫εc支撐剛度對(duì)圓窗激振聽力補(bǔ)償影響的數(shù)值研究[J]. 張虎,劉后廣,趙禹,饒柱石,楊建華,王文博. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2018(02)
[2]振子及其耦合條件對(duì)圓窗激勵(lì)式人工中耳性能影響的數(shù)值研究[J]. 徐丹,劉后廣,田佳彬,饒柱石,程剛,楊建華. 振動(dòng)與沖擊. 2017(04)
[3]人工中耳懸浮式壓電振子的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 田佳彬,饒柱石,塔娜,許立富. 振動(dòng)與沖擊. 2015(05)
[4]砧骨激勵(lì)式人工中耳作動(dòng)器的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)[J]. 程金磊,田佳彬,周雷,塔娜,黃新生,饒柱石. 噪聲與振動(dòng)控制. 2014(05)
[5]砧骨激勵(lì)式壓電振子聽力補(bǔ)償性能實(shí)驗(yàn)[J]. 劉后廣,田佳彬,饒柱石,黃新生,塔娜,檀俊. 噪聲與振動(dòng)控制. 2014(01)
[6]S型折疊式微懸臂梁剛度計(jì)算[J]. 劉雙杰,郝永平. 光學(xué)精密工程. 2013(02)
[7]蝸窗激勵(lì)評(píng)價(jià)的有限元計(jì)算模型研究[J]. 王學(xué)林,胡于進(jìn). 力學(xué)學(xué)報(bào). 2012(03)
[8]振動(dòng)聲橋圓窗植入術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 鄒哲飛,華清泉. 聽力學(xué)及言語(yǔ)疾病雜志. 2012(01)
[9]新型人工中耳壓電振子設(shè)計(jì)[J]. 劉后廣,塔娜,饒柱石. 振動(dòng)與沖擊. 2011(07)
[10]基于耦合模型的人工中耳壓電振子設(shè)計(jì)[J]. 劉后廣,閔小峰,塔娜,饒柱石. 噪聲與振動(dòng)控制. 2010(02)
碩士論文
[1]基于新型結(jié)構(gòu)鈸式壓電換能器的加速度傳感器研究[D]. 陳君.江蘇大學(xué) 2016
[2]新型壓電式人工中耳作動(dòng)器的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)[D]. 程金磊.上海交通大學(xué) 2014
本文編號(hào):3584035
【文章來源】:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:96 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
傳統(tǒng)助聽器工作原理示意圖
1緒論3感音神經(jīng)性聽力損傷和混合性聽力損傷患者能夠獲得更為有效的治療方案,近年來,國(guó)內(nèi)外很多研究機(jī)構(gòu)研究植入式助聽裝置取得了較大的進(jìn)展,其中人工中耳(MiddleEarImplant,MEI)便是其中一種。通常,人工中耳包括麥克風(fēng)、電源、信號(hào)處理裝置以及作動(dòng)器。如圖1-2所示,其工作原理為麥克風(fēng)將采集到的聲信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),經(jīng)過信號(hào)處理裝置的處理后,電信號(hào)由作動(dòng)器轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng),直接驅(qū)動(dòng)鼓膜[13,14]、聽骨鏈(錘骨、砧骨、鐙骨)[15-18]或者圓窗[19,20],繼而振動(dòng)內(nèi)耳淋巴液,刺激聽覺末梢感受器產(chǎn)生聽覺[21],以實(shí)現(xiàn)對(duì)聽力的補(bǔ)償,具有語(yǔ)音清晰度高、聲反饋孝聲音失真小和高頻增益強(qiáng)等特點(diǎn)[22-24]。圖1-2人工中耳工作原理示意圖Figure1-2Schematicdiagramoftheworkingprincipleofmiddleearimplant傳統(tǒng)人工中耳需保持聽骨鏈完整,通過作動(dòng)器直接振動(dòng)鼓膜或者聽骨鏈?zhǔn)够颊吒惺艿铰曇,有助于中重度感音神?jīng)性聽力損失和混合性聽力損失患者改善聽力。然而,對(duì)于部分患有鼓室或聽骨鏈異常(如先天性外中耳畸形、中耳炎引起的聽小骨腐蝕等)的中重度傳導(dǎo)性和混合性聽力損傷患者,由于難以進(jìn)行手術(shù)、手術(shù)治療失敗以及人工中耳佩戴困難等原因,導(dǎo)致人工中耳裝置難以經(jīng)卵圓窗傳音途徑(正向激勵(lì))有效地將聲音振動(dòng)傳遞入內(nèi)耳。因此,針對(duì)該問題,Colletti等[25]于2006年在臨床植入時(shí)避開聽骨鏈,將奧地利MED-EL公司生產(chǎn)的振動(dòng)聲橋(VibrantSoundbridge,VSB)的微型懸浮電磁作動(dòng)器(FloatingMassTransducer,FMT)直接植入在患者耳蝸的另一入口(圓窗處),通過作動(dòng)器機(jī)械激振圓窗膜(逆向激勵(lì))來補(bǔ)償聽力,并取得了良好的臨床效果。這種圓窗激振的植入方式,拓展了傳統(tǒng)人工中耳的治療領(lǐng)域。使它不僅能治療中重度感音神經(jīng)性聽力損傷
1緒論5通過電磁線圈驅(qū)動(dòng)該磁體。這些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)都證明了通過在圓窗膜處植入作動(dòng)器,能夠提供有效的聽力補(bǔ)償效果,圓窗激振式人工中耳作動(dòng)器的可行性得到驗(yàn)證。2006年,Colletti等[25]首次報(bào)道了圓窗激振的臨床實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中,采用Med-EL公司生產(chǎn)的振動(dòng)聲橋(VibrantSoundbridge,VSB)作為植入裝置,對(duì)振動(dòng)聲橋作的唯一改動(dòng)是:剪除了懸浮振子(FMT)上用于綁定砧骨長(zhǎng)突的鈦質(zhì)夾子以便于將懸浮振子植入圓窗處。此外,由于圓窗膜被圓窗龕包裹,圓窗龕是鼓室內(nèi)側(cè)壁位于鼓岬后下方的一個(gè)向內(nèi)的凹陷,其底部有一類圓形窗口即為圓窗[40,41]。因此,如圖1-3所示,在進(jìn)行懸浮振子的植入時(shí),為便于懸浮振子的放置,需先磨除圓窗龕上方及后方的部分骨質(zhì)[25]。如圖1-4所示,為懸浮振子植入圓窗處示意圖,該實(shí)驗(yàn)中對(duì)7名患有中重度的傳導(dǎo)性聽力損傷的患者進(jìn)行植入,這7名中患者大部分同時(shí)伴有中度感音神經(jīng)性的聽力損傷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,通過在圓窗處放置懸浮振子,7名患者的骨導(dǎo)聽力提升值為15~20dB,氣導(dǎo)聽力的提升值為20~30dB,顯示出了可觀的聽力補(bǔ)償效果,以及這些患者能夠?qū)φ5恼Z(yǔ)音輸入獲得高度的可懂度這一事實(shí)證明,對(duì)于本研究中的大多數(shù)受試者,圓窗植入能夠顯著減少傳導(dǎo)性和感音神經(jīng)性聽力損傷患者的語(yǔ)音通信障礙。同年,Kiefer等[42]基于計(jì)算機(jī)模型和Colletti等[25]第一次的臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果,重復(fù)了懸浮振子的圓窗植入實(shí)驗(yàn),并獲得了類似的結(jié)果。證明通過耦合圓窗膜以激振耳蝸有希望成為治療聽力損傷的第二種方案,通過激勵(lì)圓窗可以獲得等效于正常傳聲途徑獲得的聽力效果。圖1-3待磨除的圓窗龕骨壁示意圖Figure1-3Schematicdiagramofroundwindownichetoberemoved
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]初始?jí)毫εc支撐剛度對(duì)圓窗激振聽力補(bǔ)償影響的數(shù)值研究[J]. 張虎,劉后廣,趙禹,饒柱石,楊建華,王文博. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2018(02)
[2]振子及其耦合條件對(duì)圓窗激勵(lì)式人工中耳性能影響的數(shù)值研究[J]. 徐丹,劉后廣,田佳彬,饒柱石,程剛,楊建華. 振動(dòng)與沖擊. 2017(04)
[3]人工中耳懸浮式壓電振子的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 田佳彬,饒柱石,塔娜,許立富. 振動(dòng)與沖擊. 2015(05)
[4]砧骨激勵(lì)式人工中耳作動(dòng)器的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)[J]. 程金磊,田佳彬,周雷,塔娜,黃新生,饒柱石. 噪聲與振動(dòng)控制. 2014(05)
[5]砧骨激勵(lì)式壓電振子聽力補(bǔ)償性能實(shí)驗(yàn)[J]. 劉后廣,田佳彬,饒柱石,黃新生,塔娜,檀俊. 噪聲與振動(dòng)控制. 2014(01)
[6]S型折疊式微懸臂梁剛度計(jì)算[J]. 劉雙杰,郝永平. 光學(xué)精密工程. 2013(02)
[7]蝸窗激勵(lì)評(píng)價(jià)的有限元計(jì)算模型研究[J]. 王學(xué)林,胡于進(jìn). 力學(xué)學(xué)報(bào). 2012(03)
[8]振動(dòng)聲橋圓窗植入術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 鄒哲飛,華清泉. 聽力學(xué)及言語(yǔ)疾病雜志. 2012(01)
[9]新型人工中耳壓電振子設(shè)計(jì)[J]. 劉后廣,塔娜,饒柱石. 振動(dòng)與沖擊. 2011(07)
[10]基于耦合模型的人工中耳壓電振子設(shè)計(jì)[J]. 劉后廣,閔小峰,塔娜,饒柱石. 噪聲與振動(dòng)控制. 2010(02)
碩士論文
[1]基于新型結(jié)構(gòu)鈸式壓電換能器的加速度傳感器研究[D]. 陳君.江蘇大學(xué) 2016
[2]新型壓電式人工中耳作動(dòng)器的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)[D]. 程金磊.上海交通大學(xué) 2014
本文編號(hào):3584035
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