本文關(guān)鍵詞： 中耳 病變 聽骨鏈 有限元模型 X線計(jì)算機(jī) 體層攝影術(shù) 手術(shù)　出處：《暨南大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：研究背景中耳疾病主要包括慢性中耳炎、中耳畸形及顳骨骨折等,是一類對(duì)聽力有較大影響的疾病。目前中耳疾病主要通過手術(shù)清除病灶、鼓膜修補(bǔ)和聽骨鏈重建來恢復(fù)患者的聽力。由于手術(shù)醫(yī)生無法模擬中耳解剖結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的傳音機(jī)制,其主要依靠經(jīng)驗(yàn),缺乏理論指導(dǎo),所以手術(shù)雖然取得了一定的療效,但未能達(dá)到生理狀態(tài),術(shù)后大部分患者只能恢復(fù)部分聽力,而且聽力提高的幅度也不一致,有些患者甚至出現(xiàn)術(shù)后聽力下降,難以取得理想的聽力。因此術(shù)前如何對(duì)中耳病變進(jìn)行全面系統(tǒng)的評(píng)估,為臨床確定術(shù)式以及如何對(duì)術(shù)后療效進(jìn)行客觀的評(píng)估,一直是耳科醫(yī)生不斷研究及希望解決的臨床難題。然而,隨著力學(xué)及結(jié)構(gòu)工程的研究逐步進(jìn)入生命科學(xué)領(lǐng)域,臨床醫(yī)學(xué)中的難題促使力學(xué)與生物醫(yī)學(xué)的結(jié)合及不斷發(fā)展,力學(xué)在耳科學(xué)的應(yīng)用成為新的交叉學(xué)科,應(yīng)用力學(xué)研究中耳構(gòu)造及傳音機(jī)制已成為研究熱點(diǎn)。Aibara R等利用12具新鮮尸體,探討了不同的聲壓與鐙骨底板傳遞速度之間的關(guān)系,Wiet GJ等通過8.0T MR和Micro C T等獲取超高分辨率數(shù)據(jù),模擬顯示顳骨解剖結(jié)構(gòu),或是基于C T掃描建立中耳有限元模型,討論了聲音傳導(dǎo)、聽骨、肌腱、韌帶等材料參數(shù)問題,這些研究基本上是處于理論階段,沒有根據(jù)研究結(jié)果直接指導(dǎo)手術(shù)方案的制定,也沒有將材料參數(shù)應(yīng)用于制造個(gè)體化的人工聽骨(目前,臨床上使用的鈦合金聽骨沒有根據(jù)患者個(gè)體情況定制)。目的:1、以中耳CT為基礎(chǔ),建立正常中耳有限元模型,并驗(yàn)證其有效性。2、建立中耳手術(shù)前后有限元模型,其有關(guān)的生物力學(xué)參數(shù)與手術(shù)方式、聽力恢復(fù)情況綜合比較分析,探討基于CT影像的有限元模型評(píng)估手術(shù)的有效性,為個(gè)體化人工聽骨的制造做方法上的準(zhǔn)備3、通過中耳手術(shù)后CT檢查,將其手術(shù)類型、臨床表現(xiàn)和CT表現(xiàn)進(jìn)行對(duì)比分析,探討中耳CT對(duì)術(shù)后的評(píng)估價(jià)值。材料和方法:1、研究對(duì)象正常組:選取10耳臨床聽力無異常且CT表現(xiàn)正常者建立正常中耳有限元模型,他們均因?qū)?cè)耳疾患而行CT檢查。病變組:收集本院因慢性中耳炎、中耳畸形及顳骨骨折行手術(shù)治療患者20例(20耳)建立中耳疾病手術(shù)前后有限元模型,其中18耳手術(shù)前、后均行中耳CT掃描,手術(shù)前、后CT檢查5天內(nèi)進(jìn)行純音電測聽檢查;1耳僅行術(shù)前CT檢查,1耳僅行術(shù)后CT檢查。收集其中有術(shù)后中耳CT患者19例,結(jié)合臨床資料,探討中耳術(shù)后CT的診斷價(jià)值。2、研究方法(1)采用美國GE公司生產(chǎn)的Hi-Speed NX/I螺旋CT掃描機(jī)或日本東芝公司生產(chǎn)的320排640層CT掃描儀(Aquilion One),行雙側(cè)乳突軸面CT螺旋掃描,掃描基線為上眶線,范圍從外耳道下緣至巖骨上緣。掃描參數(shù):140 KV,170~250 m A,螺距1.0或0.625,層厚0.5mm或0.2mm,骨算法,掃描野:small,顯示野:150mm。重建參數(shù):層厚0.5mm,重建間隔0.2mm,Fov 80mm,分別進(jìn)行中耳結(jié)構(gòu)重建。進(jìn)行冠狀面、鐙骨斜軸面、斜冠面和面神經(jīng)管曲面重建成像,以及虛擬耳鏡成像。虛擬耳鏡觀察閾值上限選擇默認(rèn)值-600,聽骨重建時(shí)選+200。仿真內(nèi)鏡從4個(gè)方位觀察聽骨鏈全貌,從外耳道向鼓室方向;從鼓室底向上部,從鼓室內(nèi)側(cè)緣往外下方,從乳突竇向下。(2)原始CT掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式以貯存,并導(dǎo)入到Mimics 10.01軟件中,重建中耳聽骨鏈的三維模型輪廓;其次使用GEOMAGIC逆向工程軟件將模型進(jìn)行細(xì)化、平滑、修補(bǔ)等操作生成光滑的三維聽小骨模型及鼓膜面模型;進(jìn)一步探測模型曲率、編輯和修復(fù)曲率線、自動(dòng)擬合曲面、編輯和修理曲面、構(gòu)造格柵、生成NURBS曲面、導(dǎo)出IGES實(shí)體模型;再將聽小骨及鼓膜面IGES模型導(dǎo)入到ANSYS Workbench中進(jìn)行網(wǎng)格劃分,建立正常中耳有限元模型并進(jìn)行有限元分析,并將計(jì)算結(jié)果和文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證中耳有限元模型的有效性。(3)根據(jù)正常中耳有限元模型的建模方法來建立中耳疾病手術(shù)前后的有限元模型,將其有關(guān)的生物力學(xué)參數(shù)與手術(shù)方式、聽力恢復(fù)情況綜合比較分析,探討基于CT影像的有限元模型評(píng)估手術(shù)的有效性。(4)通過中耳疾病術(shù)后的中耳CT影像,結(jié)合臨床資料,探討中耳術(shù)后CT的診斷價(jià)值。結(jié)果:1、正常中耳有限元模型的建立及有效性驗(yàn)證應(yīng)用動(dòng)力學(xué)的傳導(dǎo)振動(dòng)原理,利用表中的材料參數(shù),對(duì)正常聽小骨模型進(jìn)行動(dòng)力數(shù)值計(jì)算分析,在不考慮外耳道影響下,10耳正常中耳模型的鼓膜處施加90d B聲壓進(jìn)行諧響應(yīng)分析,得到鐙骨位移頻響曲線。曲線在1000Hz前緩慢上升,大約在700~1000Hz附近達(dá)到最大值,然后曲線緩慢下降,與文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的大體變化趨勢相同,說明本研究的建模方法是可靠的。2、正常耳與病變耳術(shù)前鐙骨位移的比較本研究10耳正常耳鐙骨在500Hz、1000Hz及2000Hz時(shí)位移平均值范圍為1.16E-05至9.71E-05,經(jīng)過計(jì)算得出正常鐙骨平均位移值為3.31E-05。術(shù)前19耳病變耳鐙骨的位移平均值范圍為1.54E-7至4.25E-6,經(jīng)過計(jì)算得出病變鐙骨平均位移值為1.41E-06。由此可見,病變耳鐙骨位移低于正常耳,從而聽力下降。3、手術(shù)前后鐙骨位移、聽力變化與手術(shù)方式比較病變組中有手術(shù)前后電測聽記錄者14耳,術(shù)后聽力提高者10耳,下降3耳,不變1耳。在術(shù)后聽力提高的10耳中,除1耳術(shù)后鐙骨位移較術(shù)前減小外,其余9耳均術(shù)前增大。其中4耳重建聽骨鏈大致與正常聽骨鏈相似,3耳為殘存鐙骨直接與人工鼓膜相連,1耳聽骨鏈松解手術(shù),1耳人工鐙骨置換術(shù),1耳面神經(jīng)減壓聽骨鏈重建術(shù)。術(shù)后位移較術(shù)前減小患者,復(fù)習(xí)手術(shù)前后CT,發(fā)現(xiàn)該患者為手術(shù)后34天時(shí)CT掃描及電測聽檢查,聽骨鏈周圍軟組織密度比術(shù)前低。術(shù)后聽力下降3耳,術(shù)后鐙骨位移均較術(shù)前減小,其中1耳重建聽骨鏈大致與正常聽骨鏈相似,1耳殘存聽骨連接于人工鼓膜與卵圓窗之間,1耳為聽骨鏈松解術(shù)。術(shù)后聽力不變1耳,術(shù)后鐙骨位移較術(shù)前增大,鐙骨位移差4.39E-5,為面神經(jīng)管減壓術(shù)。正常耳與術(shù)前耳經(jīng)秩和檢驗(yàn)P=0.000,有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,正常耳平均秩24.5大于術(shù)前耳平均秩10,說明正常耳比術(shù)前耳鐙骨位移大。術(shù)前與術(shù)后鐙骨平均位移行秩和檢驗(yàn)P=0.002,有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,術(shù)后平均秩25.1大于術(shù)前平均秩13.9,說明術(shù)后耳比術(shù)前耳鐙骨位移大。4、術(shù)后聽力與術(shù)后CT表現(xiàn)的關(guān)系手術(shù)前后電測聽記錄者14耳,術(shù)后聽力提高者10耳,其中2耳中耳畸形,1耳人工鐙骨置換,1耳聽骨鏈松解;2耳外傷后行聽骨鏈脫位行復(fù)位術(shù);6耳中耳炎術(shù)后聽骨鏈重建,術(shù)后中耳CT檢查聽骨鏈位置較好。術(shù)后聽力下降者3耳,其中1耳中耳畸形聽骨鏈松解術(shù)后CT發(fā)現(xiàn)聽骨鏈移位,1耳中耳炎聽骨鏈重建術(shù)后CT發(fā)現(xiàn)聽骨鏈移位,1耳中耳炎術(shù)后CT發(fā)現(xiàn)膽脂瘤復(fù)發(fā),聽骨鏈破壞。1耳聽力不變?yōu)槊嫔窠?jīng)減壓術(shù)后。結(jié)論:1、通過正常中耳原始CT數(shù)據(jù),可建立正常中耳有限元模型,所建立的正常中耳有限元模型與相關(guān)文獻(xiàn)有較好的一致性,為進(jìn)一步研究中耳疾病的生物力學(xué)分析奠定了基礎(chǔ)。2、人體中耳有限元模型能有效地提供中耳幾何模型及力學(xué)傳導(dǎo)數(shù)據(jù),可較為客觀的反映手術(shù)的效果,對(duì)術(shù)前治療方案的指導(dǎo)及術(shù)后評(píng)估有重要意義。3、中耳術(shù)后CT檢查可以評(píng)估中耳手術(shù)效果,手術(shù)前后CT表現(xiàn)分析與臨床表現(xiàn)及手術(shù)類型相關(guān),并且能為二次手術(shù)提供依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R764.9

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