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数值模拟人双耳感受体位变化的机制
  • ISSN号:1004-7220
  • 期刊名称:《医用生物力学》
  • 时间:0
  • 分类:R318.01[医药卫生—生物医学工程;医药卫生—基础医学]
  • 作者机构:[1]滨州医学院特殊教育学院,烟台264003, [2]大连医科大学第二临床学院耳鼻咽喉科,大连116025, [3]大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,大连116024, [4]大连理工大学信息与通信工程学院,大连116024
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(11372069, 11472074, 81271085, 31500765, 11572079, 81530030),泰山学者科研基金(tshw20110515),山东省医药卫生科技发展计划项目基金(2014WS0483),滨州医学院科研启动基金项目(BY2014KYQD20),滨州医学院大学生科技创新项目(BY2014DKCX042)
中文摘要:

目的 探究双耳3对半规管在感受有角运动时力学行为表达的规律。方法 采用有限元法数值模拟一例健康人头部水平正弦转动时左、右耳3对半规管的力学响应。结果 各平衡感受器嵴顶局部位移响应随着嵴顶位置改变而变化,但是3对嵴顶的体积应变响应是规律的,每对嵴顶均以与激励相同的频率等幅度膨胀或收缩。水平、前、后半规管3个嵴顶的体积应变幅值绝对值的比值恒定,近似为1.00︰0.80︰1.72。此外,水平半规管和前半规管嵴顶体积应变响应的相位相同,且与头转动速度的相位约相差14.4°,与后半规管嵴顶体积应变响应的相位相差180°。结论 嵴顶体积应变可以较好地表征3对半规管感受有角运动的规律,其幅值、频率和相位可以分别反映刺激角速度的幅值、频率和相位,这一规律为进一步建立前庭眼反射的数量依存关系奠定基础,同时为眼震检查定量评估前庭功能提供理论依据。

英文摘要:

Objective To study the general mechanical behavior pattern of sensing angular velocity by 3 pairs of human semicircular canals. Methods Sinusoidal head rotation of a healthy subject was simulated by finite element method to analyze the dynamic responses in the above 3 pairs of canals in the left and right inner ear. Results Compared with the complicated node displacement distribution, the volumetric strain distribution of cupula was regular. Specifically, each pair of cupulae expanded or contracted within the same amplitude with the same response frequency to the angular velocity. The ratio of absolute volumetric strain among the horizontal semicircular canal cupula (HC cupula), the anterior semicircular canal cupula (AC cupula), and the posterior semicircular canal cupula (PC cupula), was approximately 1.00︰0.80︰1.72, which kept constant. In addition, the volumetric strain of HC cupula was in phase with that of AC cupula, but showing 14.4° out of phase with the angular velocity, and 180° out of phase with that of PC cupula. Conclusions The volumetric strain of cupula can preferably characterize the directional coding function of semicircular canal, and the amplitude, frequency and phase of the cupular volumetric strain can encode those of the stimulated angular velocity, respectively. These results will lay the foundation for establishing quantitative relationship of vestibulo-ocular reflex, and provide theoretical references for quantitative assessment for vestibular function by nystagmus examination.

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期刊信息
  • 《医用生物力学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:上海交通大学
  • 主编:戴尅戎
  • 地址:上海市制造局路639号
  • 邮编:200011
  • 邮箱:shengwulixue@163.com
  • 电话:021-53315397
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-7220
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1624/R
  • 邮发代号:4-633
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:4565