【摘要】：目的:通過(guò)建立正常國(guó)人內(nèi)耳結(jié)構(gòu)三維數(shù)值模型,對(duì)外力刺激下內(nèi)耳淋巴液流動(dòng)進(jìn)行流固耦合數(shù)值模擬分析,計(jì)算出正常人在外力刺激下內(nèi)耳淋巴液位移、流速、壓強(qiáng)的響應(yīng)數(shù)值。再通過(guò)人為改變模型,得到LVAS(大前庭導(dǎo)水管綜合征)患者的內(nèi)耳模型,在相同條件下進(jìn)行流固耦合數(shù)值模擬。并將正常人與LVAS患者的各項(xiàng)計(jì)算數(shù)值進(jìn)行比對(duì)分析,進(jìn)一步從生物力學(xué)角度定量分析出患者各項(xiàng)內(nèi)耳生物力學(xué)響應(yīng)有何異常,為L(zhǎng)VAS的發(fā)病機(jī)理的定量數(shù)值分析、診斷、療效評(píng)估及預(yù)防和治療提供新的思路和方法。方法:以一例來(lái)自于生前無(wú)耳疾的尸體的顳骨標(biāo)本(包含內(nèi)耳)作為實(shí)驗(yàn)材料,通過(guò)Micro-CT掃描獲取層厚為55μm的CT影像學(xué)數(shù)據(jù),使用三維重建軟件Mimics 17.0進(jìn)行3D模型的初步建立。然后通過(guò)改變前庭導(dǎo)水管的粗度再建立另外兩個(gè)導(dǎo)水管不同程度增大的模擬LVAS患者的內(nèi)耳3D模型。接著使用Geomagic Studio 12.0軟件對(duì)模型進(jìn)行曲面片的構(gòu)造,最后使用力學(xué)分析軟件ADINA8.8對(duì)內(nèi)耳淋巴液進(jìn)行流固耦合數(shù)值模擬,定量計(jì)算出外力刺激下正常人及LVAS患者內(nèi)耳淋巴液的生物力學(xué)響應(yīng),并將正常人及LVAS患者的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行分析比對(duì)。結(jié)果:1.(1)正常人受到外界撞擊刺激,引起腦脊液壓力變化(最大壓強(qiáng)分別為10KPa、100KPa、150KPa、200KPa、250KPa、300KPa),導(dǎo)致蝸窗膜的最大位移以及壓強(qiáng)的整體變化趨勢(shì)與所施加的外力荷載趨勢(shì)基本一致,最大位移產(chǎn)生在(5.6±0.4)E-3s處,最大位移的峰值依次為1.64E-02mm,1.76E-01mm,2.82E-01mm,4.13E-01mm,6.00E-01mm,9.06E-01mm。最大壓強(qiáng)產(chǎn)生在(5.6±0.4)E-3s時(shí)刻,最大壓強(qiáng)的峰值依次為9.87E-03MPa,9.89E-02MPa,1.49E-01MPa,1.99E-01MPa,2.49E-01MPa,2.87E-01MPa。(2)正常人受到外界刺激(最大壓強(qiáng)分別為10KPa、100KPa、150KPa、200KPa、250KPa、300KPa)導(dǎo)致腦脊液壓力變化使蝸窗膜產(chǎn)生第一個(gè)速度峰值位于(3.7±0.7)e-3s時(shí)刻,速度峰值大小依次為5.04e+00mm/s,5.40e+01mm/s,8.56e+01mm/s,1.23e+02mm/s,1.74e+02mm/s,2.49e+02mm/s。在(7.35±0.15)e-3s時(shí)刻產(chǎn)生第二速度峰值,大小依次為4.85e+00mm/s,5.29e+01mm/s,8.48e+01mm/s,1.27e+02mm/s,2.17e+02mm/s,4.44e+02mm/s。2.(1)增粗患者受到外界刺激(最大壓強(qiáng)分別為10kpa、100kpa、150kpa、200kpa、250kpa、300kpa)引起腦脊液壓力變化導(dǎo)致蝸窗膜的最大位移以及壓強(qiáng)的整體變化趨勢(shì)與所施加的外力荷載趨勢(shì)基本一致。產(chǎn)生最大位移在(5.55±0.35)e-3s時(shí)刻,最大位移的峰值依次為1.69e-02mm,1.79e-01mm,2.85e-01mm,4.15e-01mm,6.04e-01mm,9.88e-01mm。產(chǎn)生最大壓強(qiáng)在(5.65±0.45)e-3s時(shí)刻,最大壓強(qiáng)的峰值依次為9.85e-03mpa,9.87e-02mpa,1.48e-01mpa,1.98e-01mpa,2.49e-01mpa,2.90e-01mpa。(2)增粗患者受到外界刺激(最大壓強(qiáng)分別為10kpa、100kpa、150kpa、200kpa、250kpa、300kpa)導(dǎo)致腦脊液壓力變化使蝸窗膜產(chǎn)生第一個(gè)速度峰值位于(3.80±0.80)e-3s時(shí)刻,速度峰值大小依次為5.17e+00mm/s,5.48e+01mm/s,8.73e+01mm/s,1.26e+02mm/s,1.81e+02mm/s,2.84e+02mm/s。在(6.95±0.55)e-3s時(shí)刻產(chǎn)生第二速度峰值,大小依次為4.96e+00mm/s,5.32e+01mm/s,8.56e+01mm/s,1.27e+02mm/s,2.10e+02mm/s,5.99e+02mm/s。3.(1)最粗患者受到外界刺激(最大壓強(qiáng)分別為10kpa、100kpa、150kpa、200kpa、250kpa、300kpa)引起腦脊液壓力變化導(dǎo)致蝸窗膜的最大位移以及壓強(qiáng)的整體變化趨勢(shì)與所施加的外力荷載趨勢(shì)基本一致。產(chǎn)生最大位移在(5.35±0.05)e-3s時(shí)刻,最大位移的峰值依次為1.89e-02mm,1.97e-01mm,3.09e-01mm,4.42e-01mm,6.22e-01mm,1.06e+00mm。產(chǎn)生最大壓強(qiáng)在(5.35±0.15)e-3s時(shí)刻,最大位移的峰值依次為9.80e-03mpa,9.80e-02mpa,1.47e-01mpa,1.96e-01mpa,2.45e-01mpa,2.97e-01mpa。(2)最粗患者受到外界刺激(最大壓強(qiáng)分別為10kpa、100kpa、150kpa、200kpa、250kpa、300kpa)導(dǎo)致腦脊液壓力變化使蝸窗膜產(chǎn)生第一個(gè)速度峰值位于(3.80±0.80)e-3s時(shí)刻,速度峰值大小依次為5.17e+00mm/s,5.48e+01mm/s,8.73e+01mm/s,1.26e+02mm/s,1.81e+02mm/s,2.84e+02mm/s。在(6.95±0.55)E-3s時(shí)刻產(chǎn)生第二速度峰值,大小依次為4.96E+00 mm/s,5.32E+01 mm/s,8.56E+01 mm/s,1.27E+02 mm/s,2.10E+02 mm/s,5.99E+02mm/s。4.在最高壓強(qiáng)300KPa壓強(qiáng)的刺激下,正常人、增粗患者、最粗患者的基底膜處分別感受到了280.2KPa、287.5KPa、299.8KPa的壓強(qiáng)。正常導(dǎo)水管、增粗的導(dǎo)水管、最粗的導(dǎo)水管分別阻礙了19.8KPa,12.5KPa,0.2KPa的壓強(qiáng)傳入內(nèi)耳。在300KPa時(shí),正常導(dǎo)水管的限制壓強(qiáng)作用是增粗患者的1.6倍,是最粗患者的99倍。結(jié)論:1.建立了正常人、LVAS患者的內(nèi)耳結(jié)構(gòu)三維數(shù)值模型。數(shù)值模型包含耳蝸、前庭、半規(guī)管、前庭導(dǎo)水管以及內(nèi)淋巴囊。為今后進(jìn)行進(jìn)一步的內(nèi)耳系統(tǒng)數(shù)值模擬分析提供了平臺(tái)。2.正常人前庭導(dǎo)水管對(duì)腦脊液壓力波動(dòng)傳入內(nèi)耳有一定程度的限流作用,限制作用包括對(duì)內(nèi)耳淋巴液的位移、速度、壓強(qiáng)。導(dǎo)水管越細(xì),限制作用越強(qiáng)。隨著導(dǎo)水管的不斷增粗,限制作用逐漸減小。3.正常人前庭導(dǎo)水管對(duì)外界刺激傳入內(nèi)耳的限制作用隨著外界刺激的升高而逐漸升高。LVAS患者受到外界刺激時(shí)內(nèi)耳淋巴液壓強(qiáng)變化較大,符合內(nèi)耳淋巴液發(fā)生較大壓力波動(dòng)會(huì)對(duì)內(nèi)耳毛細(xì)胞造成損傷的致聾機(jī)理學(xué)說(shuō)。4.本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)、患者臨床表現(xiàn)及醫(yī)學(xué)檢測(cè)吻合,因此本實(shí)驗(yàn)技術(shù)可行,計(jì)算結(jié)果可信,從生物力學(xué)角度分析了LVAS發(fā)病原因-器質(zhì)改變-功能異常-臨床表現(xiàn)之間的相關(guān)性,為未來(lái)LVAS的臨床預(yù)防和治療提供了生物力學(xué)方面的理論依據(jù)及可行性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：大連醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R764

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2491668