赵禹 作品数:9 被引量:24 H指数:3 供职机构: 中国矿业大学机电工程学院 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 江苏高校优势学科建设工程资助项目 国家教育部博士点基金 更多>> 相关领域: 医药卫生 自动化与计算机技术 交通运输工程 机械工程 更多>>
不同材料修补不同面积中央性鼓膜穿孔的有限元模型分析 被引量:9 2022年 目的利用有限元模型研究不同移植材料修补不同面积中央性鼓膜穿孔对术后听力的影响。方法建立人正常中耳有限元模型,在鼓膜表面施加90 dB SPL声压得到镫骨底板位移的频率-幅度曲线(基准曲线,为正常中耳有限元镫骨底板位移曲线),通过与相关实验数据对比,验证模型可靠性,再建立3.10、10.66、22.25、42.0 mm^(2)中央性鼓膜穿孔有限元模型,分别用0.25、0.5、1 mm厚度耳屏软骨以及0.4、0.8 mm厚度颞肌筋膜修补上述不同面积中央性鼓膜穿孔,获得术后镫骨底板位移频率-幅度曲线,并与基准曲线对比,分析术后听力情况。结果鼓膜穿孔面积3.10 mm^(2)时,不同厚度的耳屏软骨和颞肌筋膜获得的镫骨底板位移均能基本符合基准曲线;穿孔面积10.66 mm^(2)时,不同厚度的耳屏软骨或颞肌筋膜修补获得的镫骨底板位移曲线也基本贴近基准曲线,但0.25、0.5 mm厚度耳屏软骨的位移曲线更符合基准曲线;穿孔面积22.25 mm^(2)时,在低频区域,耳屏软骨比颞肌筋膜获得的镫骨位移曲线与基准曲线的差异更小,在高频区域,0.25、0.5 mm厚度耳屏软骨和0.4 mm厚度颞肌筋膜获得的镫骨位移曲线更贴近于基准曲线;穿孔面积42.0 mm^(2)时,颞肌筋膜和1 mm厚耳屏软骨获得的镫骨底板位移曲线与基准曲线的差异较大,而0.25 mm或0.5 mm厚耳屏软骨差异较小,0.25 mm厚耳屏软骨效果最佳。结论使用耳屏软骨或颞肌筋膜作为移植材料修补较小中央性鼓膜穿孔后镫骨底板位移没有显著差异;随着穿孔面积增大,以较薄的耳屏软骨作为移植材料得到的镫骨底板位移曲线与基准曲线差异最小。 张文伟 刘稳 刘后广 赵禹关键词:鼓膜成形术 有限元分析 耳屏软骨 颞肌筋膜 中耳畸形对能量吸收率影响的数值研究 被引量:1 2021年 为了研究中耳畸形对能量吸收率的影响,本文基于前期所建人耳有限元模型,构建了一个能够模拟人耳能量吸收的力学模型,并利用两组实验数据验证了该模型。基于该模型,通过改变相应组织的结构和材料属性,模拟了砧镫关节缺失、砧骨固定和锤骨固定、镫骨固定这三类常见的中耳畸形;对比分析这三类畸形相应的能量吸收率,研究了中耳畸形对能量吸收率的影响。结果表明:砧镫关节缺失会使能量吸收率在1000 Hz附近显著增大。砧骨固定和锤骨固定会使能量吸收率在低频阶段急剧减小,且在1000 Hz以下低于10%;与此同时,能量吸收率的峰值移向更高频率。对于这两类中耳畸形,在宽频声导抗测试中具有较为明显的特征。而镫骨固定会使能量吸收率在低频段减小、中频段增大,但变化程度较小,在宽频声导抗测试中无明显特征。本文研究结果或可为临床上中耳畸形的宽频声导抗诊断提供一些理论参考。 张瑞宁 赵禹 刘后广 杨建华 周雷 黄新生 杨善国关键词:中耳畸形 有限元分析 初始压力与支撑刚度对圆窗激振听力补偿影响的数值研究 被引量:2 2018年 为了研究初始压力与支撑刚度对圆窗激振式人工中耳听力补偿性能的影响,建立了包括作动器和支撑体在内的人耳力学有限元模型。该模型基于一位无任何听力损伤病史的成年人的右耳,采用微计算机断层扫描技术(Micro-CT)和逆向成型技术建立而成,并通过与相关实验数据进行对比,验证了模型的可靠性。基于该模型,通过在圆窗上施加不同幅值的初始压力和改变支撑体的支撑刚度,对比分析相应的基底膜动态响应变化,研究其对圆窗激振听力补偿性能的影响。结果表明:初始压力的施加将恶化低频段的听力补偿效果,但提高了圆窗激振中高频段的听力补偿性能;相对于现有临床上所用的筋膜支撑作动器的方法,采用刚度较大的钛合金作为支撑结构,将在全频段提升圆窗激振的听力补偿性能。 张虎 刘后广 赵禹 饶柱石 杨建华 王文博关键词:人工中耳 支撑刚度 圆窗 有限元分析 采用生理响度感知机制的车内噪声声品质预测 2024年 现有车内噪声声品质预测的响度计算中没有考虑真实人耳生理解剖结构的传声特性,因此提出了一种基于生理响度感知模型的车内噪声声品质预估方法。首先,采集两款轿车的车内噪声样本,并通过主观评价试验得到车内噪声的主观评价烦恼度。之后,整合中耳集总参数模型与耳蜗传输线模型,构建生理响度模型。然后,以生理响度模型的响度计算值为主要参数,结合尖锐度、粗糙度与车内噪声的主观评价值,通过TabNet模型构建了车辆声品质预测模型。最终,对比分析了所构建声品质模型与基于现有标准响度模型所构建的声品质模型的预测效果。结果表明,采用生理响度模型的声品质预测平均误差百分比仅有4.73%,优于采用Moore响度(6.13%)与Zwicker响度(6.94%)的声品质预测结果。此外,所构建的TabNet声品质预测模型的平均误差百分比也低于基于BP神经网络模型的平均误差百分比(7.60%)。采用生理响度模型的TabNet声品质预测能够提高车内噪声声品质客观评价的准确率。 刘后广 赵禹 饶柱石 饶柱石 杨建华 杨建华关键词:车内噪声 声品质 典型中耳病变对圆窗激振听力补偿性能影响的数值分析 被引量:2 2017年 目的研究典型中耳病变对圆窗激振听力补偿效果的影响,为圆窗激振式人工中耳的优化设计提供参考。方法利用CT扫描和逆向成型技术建立包括中耳和耳蜗的有限元模型,并验证模型的可靠性。再基于该模型,通过改变相应组织的材料属性,分别模拟镫骨环韧带硬化、镫骨不正常发育和锤骨前韧带硬化3种典型中耳病变。通过对比相应的基底膜响应,分析这3种病变对圆窗激振听力补偿效果的影响。结果镫骨不正常发育主要在高频处降低圆窗激振的效果,镫骨环韧带硬化和锤骨前韧带硬化主要恶化圆窗激振低频段的响应。3种病变中,镫骨环韧带硬化对圆窗激振听力补偿效果影响较大,等效声压的减小量可高达17 d B。结论中耳病变恶化圆窗激振的听力补偿效果,且恶化量较大,故在设计圆窗激振式人工中耳时需要针对性地提高其作动器的输出量。 周凯 刘后广 饶柱石 杨善国 赵禹 徐丹关键词:中耳病变 优化补偿 典型中耳病变对骨传导听力补偿影响的数值分析 被引量:3 2020年 目的:研究典型中耳病变对骨传导听力的影响,为骨传导助听装置优化设计提供理论基础。方法:依据1例成年男性颞骨标本微CT扫描数据建立包括中耳和耳蜗的有限元模型,通过与文献实验数据对比验证模型的可信度。基于该模型,分析几种典型中耳病变对骨传导的影响。结果:鼓膜质量增加,降低了0.25~1 kHz频率范围内的基底膜响应,在0.5 kHz频率处降幅最大,达到6.9 dB。砧骨固定降低了0.2~1 kHz频率范围内的基底膜响应,在0.75 kHz频率处降幅最大,达到12.0 dB。听骨链断裂降低了1~4 kHz频率范围内基底膜响应,其中在1.5 kHz频率处砧锤关节断裂降幅达5.0 dB,在2 kHz频率处砧镫关节断裂降幅高达11.0 dB。结论:鼓膜质量增加和砧骨固定主要恶化了低频段骨传导响应;听骨链断裂主要恶化了骨传导中频段响应;且砧镫关节断裂恶化更为显著。 刘建树 赵禹 刘后广 杨建华 周雷 黄新生关键词:中耳病变 骨传导 听力补偿 有限元模型 完壁与开放式乳突根治术后空气传导的有限元模型分析 被引量:2 2022年 目的利用有限元模型研究完壁式与开放式乳突根治鼓室成形术对中耳空气传导的影响。方法对新鲜尸头进行解剖,模拟完壁式乳突根治术、开放式乳突根治术、开放式乳突根治术并骨粉填塞三种术式,通过颞骨薄层CT扫描和逆像成型技术建立三种术式的人耳有限元模型;在耳道口施加90 dB SPL声压获得相应的鼓膜脐部和镫骨底板的位移频响曲线,以鼓膜表面施加90 dB SPL声压得到镫骨底板的响应曲线作为基准,通过公式计算三种术腔的等效声压级差值;通过对比三种术式镫骨底板位移的最大响应频率、最大振幅、平均振幅和平均等效声压级差,分析术后中耳空气传导的变化特点。结果三种术式术后镫骨位移在低频段(<1 kHz)基本一致,在中高频段不同容积的术腔其最大振幅所在的频段发生改变,完壁术式最大振幅所在频率为3 kHz左右,最大振幅为1.17×10^(-5)mm,平均振幅为6.95×10^(-6)mm,平均等效声压级差为3.28 dB;开放术式最大振幅所在频率为1.8 kHz左右,最大振幅为1.27×10^(-4)mm,平均振幅为6.59×10^(-6)mm,平均等效声压级差为5.54 dB;开放并填塞骨粉术式最大振幅所在频率介于二者之间,为2~3 kHz,最大振幅为1.04×10^(-5)mm,平均振幅为9.82×10^(-5) mm,平均等效声压级差为4.52 dB。结论乳突根治术开放外耳道使术腔变大、共振频率降低,完壁式、开放式、开放并填塞骨粉三种术式术后中耳空气传导差异较小。 万瑾 刘稳 赵禹 刘后广 厉媛关键词:开放式乳突根治术 有限元模型 基于人耳生理结构的响度感知预测模型研究 被引量:2 2022年 为便于研究人体听觉系统生理结构及生理响应与响度感知之间的关系,构建了一种基于人耳生理结构的响度感知预测模型。首先,通过整合外耳滤波器、中耳等效电路模型及耳蜗传输线模型,构建了基于人耳生理结构的听觉外周传声模块,将外部的声输入转变为耳蜗内基底膜响应;其次,通过兴奋模式、特定响度、响度的计算,构建了模型的后端处理模块,将基底膜响应该物理响应转变为与神经发放相关的响度感知;再次,通过对比中耳压强增益、基底膜特征频率及品质因子,验证模型生理传声特性模拟的可靠性;最后,通过响度增长曲线、等响曲线、响度临界带宽的对比,证明模型在响度感知预测上的可信度。研究结果表明,所构建的响度感知预测模型不仅能够较好地模拟人耳生理结构的传声特性,还能够有效预测响度感知特性。 刘后广 贺志恒 饶柱石 杨建华 赵禹关键词:生理结构 外耳道与中耳腔对气传导及骨传导影响的人耳有限元模型研究 被引量:5 2019年 目的:研究外耳道与中耳腔的存在对声音传导的影响。方法:通过微CT扫描和逆向成型技术建立中耳有限元模型,通过建立外耳道与中耳腔,计算外耳道与中耳腔对声音空气传导与骨传导的影响。结果:气传导中,外耳道提高了0.5~6kHz频率段的镫骨足板响应,在3kHz频率处出现峰值,高达11dB。中耳腔主要降低了镫骨足底板中低频段的响应,在低频段降低幅值较大,为2~4dB;骨传导中,外耳道略微降低了骨传导下镫骨足底板低频段的响应,但提高了中高频段镫骨足底板位移,在1.5kHz频率处出现峰值,增幅为1.9dB。中耳腔主要增大镫骨足板1.5kHz附近中频段响应,最大增幅为2.5dB。结论:气传导中,外耳道的存在大幅提高了其中频段响应,中耳腔的存在将降低其低中频段响应。而骨传导中,外耳道及中耳腔对骨传导影响较小。 赵禹 张怿翔 刘后广 王浩 潘啸 黄新生关键词:骨传导 外耳道 中耳腔 有限元模型