不同乙状窦沟骨板厚度对血管性耳鸣的生物力学影响

摘要

血管性耳鸣的发病机理复杂，虽然有文献报道乙状窦沟骨板缺损可以引起血管性耳鸣，但骨板缺损对血管性耳鸣的具体影响尚不清楚，能否作为诊断指标缺乏有力支持。为了明确二者关系，本项目采用计算机仿真模拟的方法，从生物力学的角度进行了定量化的研究。主要方法是模拟乙状窦生理状态下血流环境计算血液流动引起的噪声信号，将声源信号加载到不同厚度的二维骨板模型上，研究骨板厚度对声波传导过程的影响，并计算经颞骨气房传导最终在鼓室内接收到的声信号强度，将结果与患者听力测试得到的耳鸣声音强度进行对比验证。结果表明完整的骨板具有良好的声学屏蔽作用，骨板外侧检测的声强跟骨板的厚度呈负相关；验证结果显示骨板缺损时，有限元仿真结果基本与患者实际情况一致。从而说明骨板缺损是血管性耳鸣的病因之一，可作为临床上血管性耳鸣病因诊断的一个特征性指标，而单纯的骨板变薄不足以引起明显的耳鸣症状。

关键词：骨板缺损、血管性耳鸣、数值模拟、噪声计算

目录

1 绪论 1

1.1 背景 1

1.2 血管性耳鸣研究现状 2

1.3 有限元方法简介 3

1.4 本文主要内容 4

2 理论基础 4

2.1 中耳和内耳解剖结构 4

2.2 声学基本理论 5

2.2.1 声音的产生 5

2.2.2 声压及声压级 6

2.2.3 声波传导原理 7

2.2.4 频谱 9

2.2.5 噪声的叠加 9

2.3 层流和湍流 10

2.4 流致噪声及其声学模型 10

2.4.1 流致噪声 10

2.4.2 Ffowcs Williams—Hawkings方程介绍 11

3 计算及验证过程 12

3.1 头部图像采集及乙状窦血流量计算 12

3.1.1 样本选取 12

3.1.2 扫描方法 12

3.2 MRI采集及血流参数计算 13

3.3 乙状窦三维建模 13

3.3.1 Mimics建模 13

3.3.2 Geomagic平滑 15

3.4 二维建模 16

3.4.1 血管壁二维模型 16

3.4.2 不同厚度骨板二维模型 16

3.4.3 颞骨气腔二维模型 17

3.5 网格划分 17

3.5.1 三维乙状窦模型网格划分 18

3.5.2 骨板和血管壁网格划分 18

4 噪声产生、传导及验证计算 19

4.1 Fluent计算 19

4.2 ABAQUS计算血管壁及骨板声传导 20

4.3 结果验证 22

5 结果及分析 22

5.1 乙状窦流场 22

5.2 乙状窦声场 23

5.3 血管壁及骨板传导结果 24

5.4 验证结果 24

5.5 讨论 24

结论 29

致谢 29

参考文献 30