有限要素法による最適鼓室形成法の確立

利用有限元法建立最佳鼓室成形术方法

基本信息

批准号：
09771327
负责人：
小池卓二
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09771327/
关键词：
中耳伝音特性有限要素法鼓室形成術形成材コルメラ

项目摘要

鼓室形成術には,様々な耳小骨連鎖形成材が用いられているが,,これら形成材の形状,材質および連鎖形成位置は,主に術者の経験に基づいて決められることが多く,動力学的見地からの報告は少ないため,最適な鼓室形成術は確立されていない。そこで,本研究では,有限要素法(Finite Element Method:FEM)により,ヒトの中耳をモデル化し,キヌタ骨を様々な形成材で置き換え,その形状,材質および形成位置が伝音特性に及ぼす影響を調べ,最適な鼓室形成法の検討を行う。昨年度までに,ヒト正常中耳FEMモデルと,キヌタ骨を棒状の形成材(コルメラ)で置き換えたモデルを作成し,コルメラの材質とその置き換え位置を変化させて伝音特性を求め,正常耳のそれと比較し,最適材質と,置き換え位置を決定した。今年度は,コルメラの形状を変化させ,伝音特性の解析を行った。その結果,軟骨製のコルメラを便用する場合は,断面積16mm^2程度のものがもっとも伝音効率が良いことが明らかとなった。癒着などの防止の観点から,コルメラ径は細身のもの(数mm^2程度)が有利であるが,本研究により,伝音効率の観点からは,コルメラにはある程度の太さが必要であることを示した。鼓室形成術後,中耳の状態は,時間の経過とともに様々に変化する。この術後変化をシミュレートするため,術後中耳モデルの鼓膜ヤング率および厚さを変化させて解析を行った。その結果,鼓膜の剛性および厚さの変化は,主に2kHz以上の比較的高い周波数の伝音特性に影響を及ぼした。従って,術後の鼓膜変化により,高音域の聴力が変化することが考えられた。

鼓室成形术中使用了各种听骨链准备材料，但这些准备材料的形状、材质、链形成位置往往主要根据外科医生的经验来确定，而从科学角度的报道很少，因此最佳的鼓室成形术技术尚未建立。因此，在本研究中，我们利用有限元法（FEM）对人类中耳进行建模，用各种成型材料代替砧骨，并研究其形状、材料和成型位置对声音传导性能的影响。研究最佳的鼓室成形术方法。到去年，我们已经创建了正常人中耳的有限元模型和用棒状成型材料（小柱）替换砧骨的模型，通过改变小柱的材料及其替换位置，我们确定了正常耳朵的声音传导特性，通过比较它们，确定了最佳材料和更换位置。今年，我们改变了小柱的形状并分析了它的声音传导特性。结果表明，使用软骨小柱时，横截面积约为16 mm^2的软骨小柱具有最佳的声音传输效率。从防止粘连的角度来看，鼻小柱直径细长（大约几mm^2）是有利的，但本研究表明，从声音传导效率的角度来看，鼻小柱需要一定的厚度。结果表明鼓膜成形术后，中耳的状况会随着时间发生不同的变化。为了模拟这种术后变化，我们通过改变术后中耳模型中鼓膜的杨氏模量和厚度进行了分析。结果表明，鼓膜硬度和厚度的变化主要影响2kHz以上较高频率的声传导特性。因此，认为高频听力能力的改变是由于手术后耳膜的变化所致。