內(nèi)耳前庭半規(guī)管平衡機制生物力學模型研究.pdf

1、人內(nèi)耳前庭系統(tǒng)在維持身體平衡中起著先導作用。但是由于內(nèi)耳埋藏位置深，結構復雜而精細，導致前庭常見疾病的病因和發(fā)病機制尚需明確，前庭功能檢查定側和定位上的診斷還缺乏有效手段，前庭疾病的治療多限于對癥。前庭系統(tǒng)功能異常和病理變化以及過度的外界環(huán)境激勵是誘發(fā)眩暈的重要原因，嚴重影響了人們的生活質量。對于飛行員等特殊職業(yè)人員眩暈是導致飛行事故的重要因素。生物力學因素在內(nèi)耳前庭系統(tǒng)行使平衡功能的過程中起著重要作用，其中前庭半規(guī)管感受頭位有角運動依

2、賴于管中內(nèi)淋巴液的流動和嵴頂形變之間的相互作用和一個機電傳導過程。將力學的基本原理與方法應用于人內(nèi)耳前庭系統(tǒng)結構與平衡機制的相關性研究，可為探討眩暈病癥與內(nèi)耳結構的相關性，提高前庭功能檢查定側、定位診斷敏感性，尋找有效治療方法等提供定量依據(jù)。本文主要工作包括:
　　1、通過對豚鼠內(nèi)耳結構的研究，獲得豚鼠內(nèi)耳結構三維重建的有效方法。在此基礎上，根據(jù)一例正常人內(nèi)耳前庭半規(guī)管結構的數(shù)據(jù)，對其幾何結構進行三維重建。采用有限元法對該半規(guī)管內(nèi)

3、淋巴液——嵴頂耦合系統(tǒng)進行了模態(tài)分析，得到系統(tǒng)的基頻為13.46 Hz，遠高于人日常自然活動頻率以及臨床旋轉試驗和冷熱試驗的檢查頻率。
　　2、進行了體位變化激勵下人雙耳前庭半規(guī)管平衡機制的數(shù)值分析。結果表明，頭繞對稱軸水平正弦轉動或左右正弦滾轉時，左右耳對稱半規(guī)管的力學響應幅值相等，相位相差3.14 rad，使得對稱半規(guī)管的刺激強弱相反;頭前后正弦翻轉時，雙耳對稱半規(guī)管的力學響應幅值和相位均相等，使得對稱半規(guī)管的刺激強弱相同。由

4、此推斷任意頭位變化，通過前庭眼反射，雙耳前庭半規(guī)管中的力學響應將誘發(fā)雙眼向相同的方向等幅度轉動，維持視網(wǎng)膜成像的穩(wěn)定。
　　3、對健康人雙耳前庭半規(guī)管在人自然活動頻率范圍頭水平轉動進行了頻率特性分析，尋找前庭半規(guī)管振動的特異性。研究發(fā)現(xiàn)水平半規(guī)管嵴頂橢圓囊側表面的振動幅值對轉動加速度較敏感，而管側表面對轉動速度較敏感，嵴頂振動的相位只與外載荷頻率相關。隨著外界載荷頻率增大，水平半規(guī)管嵴頂兩側的振動幅值和相位差均增大。根據(jù)這一特異性

5、，可以通過臨床旋轉試驗定位評估水平半規(guī)管功能。
　　4、進行了環(huán)境溫度激勵下人雙耳前庭半規(guī)管平衡機制的數(shù)值分析。結果表明在外耳道口持續(xù)灌注冷熱水或氣，水平半規(guī)管被激勵約20 s后，前半規(guī)管才被穩(wěn)定激勵;約40 s后，后半規(guī)管被穩(wěn)定激勵。推測臨床Hallpike冷熱試法對前后半規(guī)管功能的評估不可靠。為了通過冷熱試法可靠地評定前后半規(guī)管的功能，需要延長在外耳道口灌注冷熱水或氣的時間，這個規(guī)律適用于任何頭位冷熱試驗評定前庭半規(guī)管功能。<

6、br>　　5、探討了橢圓囊內(nèi)淋巴閥在人內(nèi)耳前庭半規(guī)管平衡機制中的作用，對尚未明確的橢圓囊內(nèi)淋巴閥的功能進行了探索。橢圓囊內(nèi)淋巴閥張開后，任意頭位變化，會使得內(nèi)耳膜迷路上部和下部的內(nèi)淋巴液體積不等量交換。如果體位變化激勵越大，橢圓囊內(nèi)淋巴閥的開口面積越大，通過開口交換的內(nèi)淋巴液的體積將越多，對嵴頂變形運動的影響會越大，從而影響半規(guī)管的平衡機制。本文研究結果表明，橢圓囊內(nèi)淋巴閥在前庭半規(guī)管行使平衡功能的過程中起著重要作用，如果其功能異常，可