Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 | 3 |

частотная зависимость фазы и амплитуды колеба- Ferris и Prendergast [41] использовали подобную ний различных ее участков [35]. модель на основе метода конечных элементов для Модель барабанной перепонки человека методом выявления влияния установки протеза стремени в конечных элементов впервые была построена Lesser цепь слуховых косточек с частичной или полной их и Williams [30], которые базировались на работе Kirikae заменой. Авторы выявили значительные изменения в (1960) [36], содержащей точные данные о строении бара- передаче колебаний. Так, в модели нормального уха банной перепонки у 25 лиц. вторами были проведены ис- колебания стремени затухали с ростом частоты от веследования при моделировании статической нагрузки на личин 10Ц8 м на низких частотах до 10Ц10 м на частоте барабанную перепонку, равной приблизительно уровню 3кГц, с несколькими резонансными пиками, из котозвукового давления 100дБ. Установлено, что барабанная рых самый значительный обнаруживался на частоте перепонка имеет различную подвижность в разных от- 1 кГц. В модели уха с выполненным протезированием делах, а также отмечена высокая степень влияния свя- появлялись дополнительные резонансы и провалы на зочного аппарата, подвешивающего слуховые косточки, амплитудно-частотной характеристике. Авторами сдена смещение барабанной перепонки. В последующих лан вывод, что система слуховых косточек имеет доработах [37] авторами исследовалась подвижность моде- статочную гибкость для согласования импеданса, но в ли барабанной перепонки при звуковых воздействиях. В то же время и достаточную жесткость всей системы, целом авторы пришли к выводу о том, что основные слои чтобы не создавать паразитных резонансов.

барабанной перепонки не подчиняются закону Гука, хотя Наиболее полная в настоящий момент модель средсоставляющие их волокна являются упругими телами, в него уха на основе метода конечных элементов выполнеосновном подчиняющимися этому закону. на Ferrazini [42]. В модели использовано моделирование Улучшенная методика для построения модели ба- на основе нативных препаратов. Дегидратированные рабанной перепонки была применена учеными под слуховые косточки были подвергнуты сканированию с руководством Dresher и Schmidt из Дрездена [27]. помощью специального микро-компьютерного томограДля точного снятия геометрических параметров ба- фа CT фирмы SCANCO Medical AG. На основании эторабанной перепонки использовался сканирующий го получены точные данные о расположении микропоэлектронный микроскоп. Была построена модель из лостей и системы гаверсовых каналов в телах слуховых 40 элементов с 85 параметрами, описывающая свой- косточек, точно определены их геометрические парамества трупного препарата барабанной перепонки. тры. Плотность слуховых косточек определена при поОдним из первых модель среднего уха методом мощи аналитических весов. При реконструкции авторы конечных элементов выполнил Hiroshi Wada (1992). исходили из принципа искривленной мембраны ГельВпервые учеными была построена цепь слуховых ко- мгольца, слуховые косточки считались твердыми теласточек, соединенная с барабанной перепонкой и име- ми с гибкими соединениями. Геометрический размер ющая в своем составе гибкие соединения в области модели составил 108х108х108 мкм. Модель лимитиросуставов между слуховыми косточками [29]. Согласно вана измерением до 4.5 кГц ввиду указанных особенэтой модели общее смещение барабанной перепонки ностей выбранного способа представления слуховых составляет до 120 нм на низких частотах. Барабан- косточек и суставов. Автор также провел сравнение ная перепонка колеблется по-разному на различных собственной модели с измерениями, выполненными им частотах, также ее части имеют неодинаковые фазу же при помощи лазерного допплеровского виброметра.

и амплитуду колебаний, на основании чего выделены Была подтверждена линейная зависимость смещения изофазные регионы барабанной перепонки, соверша- барабанной перепонки от уровня звукового давления в ющие приблизительно одинаковые движения. Эти ре- диапазоне от 50 до 90 дБ. На модели доказана возможгионы меняются с изменением частоты стимулирую- ность смещения барабанной перепонки при уровне зву Саратовский научно-медицинский журнал. 2012. Т. 8, № 1.

OtOLARYNGOLOGY кового давления 90 дБ в среднем на 0.5Ц1.0 мкм. При ис- 7. Wada, H., Kobayashi T., Suetake M. Dynamic behavior of the middle ear frequency tympanometry // Audiology. 1989.

следовании результаты оказались несколько ниже, хотя Vol. 28 (3). P. 127Ц134.

характер амплитудно-частотной кривой в целом близок 8. The acoustic middle ear muscle reflex in albino к модельному. Кроме того, обнаружен различный харакrats / K. Murata, S. Ito, J. Horikawa [et al.] // Hear. Res. 1986.

тер колебаний барабанной перепонки в зависимости от Vol. 23. P. 169Ц183.

частоты, так же как и в опытах Wada [29]. Показано, что 9. Мороз Б. С., Базаров В. Г. Акустический рефлекс как разные части барабанной перепонки имеют разную ам- объективный метод оценки порога слуховой чувствительноплитуду и фазу колебаний. Наибольшие смещения от- сти // Вестн. оторинолар. 1976. № 2. C. 29Ц34.

10. Основы аудиологии и слухопротезирования / В. Г. Бамечаются в заднем квадранте барабанной перепонки, заров, В. А. Лисовский, Б. С. Мороз [и др.]. М.: Медицина, наименьшие Ч в области umbo. Амплитуда колебаний 1984. 252 с.

наибольшая на низких частотах и постепенно убывает с 11. Brooks D. N. Middle-ear impedance measurements in ростом частоты свыше 1.5-2кГц.

screening // Audiology. 1977. Vol. 16 (4). P. 288Ц293.

Таким образом, необходимо признать, что мо12. Hanken J., Hall B. K. The Skull. Vol. 3: Functional and делирование структур среднего уха и их микроме- Evolutionary Mechanisms. Chicago: University of Chicago Press, 1993. 425 p.

ханики является в настоящее время одной из акту13. Hermann L. F., Helmholtz M. D. On the Sensations of альнейших проблем современной фундаментальной Tone as a Physiological Basis for the Theory of Music (Fourth физиологии слуха, разрешить которую различными ed.). Longmans, Green, and Co, 1912. 128 p.

способами пытаются на протяжении последних двух 14. Dahman H. On the physiology of hearing experimental веков. Вначале с анатомических позиций были созstudies on the mechanics of the ossicular chain, as well as on даны первые механические модели среднего уха. В the behaviours of tones and air pressure // I. Zeitschr Hals Nas дальнейшем определенное время понятия физио- Ohrenhlk. 1930. № 27. S. 329Ц368. [нем.].

15. Esser M. H. The mechanism of the middle ear. II: The логии среднего уха строились на основании предdrum // Bull. Math. Biophys. 1941. Vol. 9. P. 75Ц91.

ставления его как системы незначительного числа 16. Guelke R., Keen J. A. A study of the movements of the упругих и жестких элементов либо как аналога элекauditory ossicles under stroboscopic illumination // J. Physiol.

трической цепи с небольшим числом элементов. В 1952. Vol. 116 (2). P. 175Ц188.

настоящее время в связи с развитием высокоразре17. Wever E. G., Lawrence M. Physiological acoustics.

шающей компьютерной томографии, техники матема- Princeton University Press. 454 p.

тического анализа трехмерных моделей, с заданием 18. Hartman W. An error in HelmholtzТs calculation of the displacement of the tympanic membrane // J. Acoust. Soc. Amer.

всем элементам модели определенных дискретных 1971. Vol. 49. P. 13Ц17.

физических свойств (FEM-анализ) удалось вплотную 19. Akache F., Funnell W. R. J., Daniel S. J. An experimental приблизиться к пониманию сложных механических study of tympanic membrane and manubrium vibrations in rats // процессов, происходящих в среднем ухе.

Audiol. Neurotol. 2007. Vol. 12. P. 59Ц63.

Заключение. В настоящее время существуют до20. Vibration measurement of the tympanic membrane of статочно полные модели среднего уха. Очевидно, что guinea pig temporal bones using time-averaged speckle pattern повсеместно наблюдаетсят отход от распространен- interferometer / H. Wada, M. Ando, A. Takeuchi [et al.] // J. Acoust.

Soc. Amer. 2002. Vol. 111. P. 2189Ц2199.

ной прежде простой лэлектрической модели (или 21. Zwislocki J. Analysis of some auditory characteristics // лимпедансной модели), которая остается главенHandbook of Mathematical Psychology / R. D. Luce, R. R. Bush, ствующей лишь при решении общих вопросов или E. Galanter (Eds.). New york, 1965. Vol. III. P. 1Ц97.

при использовании различных методик исследова22. Bathe K. J. Remarks on the Development of Finite ния слуха (например, импедансометрии). НаибольElement Methods and Software // Int. J. of Computer Applications шую популярность в последнее время приобретают in Technology. Vol. 7. Nos. 3Ц6. P. 101Ц107.

компьюетрные 3-D-модели, выполненные при помо- 23. Eiber A., Kauf A. Berechnete Verschiebungen der Mittelohrknochen unter statischer Belastung // HNO. 1994. № 42.

щи метода конечных элементов (лfinite elements), S. 754Ц759. [нем.].

что дает возможность рассчитывать поведение цель24. Erste Vergleiche von Laservibrometriemessung und ных структур на основании свойств отдельных соComputersimulation / A. Eiber, A. Kauf, N. M. Maassen [et al.] // ставляющих их частей. Проведенные современными HNO. 1997. № 45. S. 538Ц544 [нем.].

исследователями измерения колебаний барабнной 25. Modelling of components of the human middle ear and перепонки и структур среднего уха обеспечивают simulation of their dynamic behavior / H. J. Beer, M. Bornitz, H. J. Hardtke [et al.] // Audiol. Neuro-otol. 1999. Vol. 4. P. 156Ц162.

большую степень достоверности при наложении на 26. Identification of Parameters for the Middle Ear подобные трехмерные модели.

Model / M. Bornitz, T. Zahnert, H. J. Hardtke [et al.] // Audiology & Конфликт интересов. Исследование проведено Neurotology. 1999. Vol. 4. P. 163Ц169.

при поддержке гранта УМНИК ФС МП НТС. Право27. Drescher J., Schmidt R., Hardtke H. J. Finite-Elementeобладателями патентов на описанные в публикации Modellierung und Simulation des menschlichen Trommelfells // методики и устройства являются их авторы.

HNO. 1992. № 46 (2). S. 129Ц134 [нем.].

28. Vibroacoustic modelling of the outer and middle ear using Библиографический список the finite-element method / P. J. Prendergast, P. Ferris, H. J. Rice [et al.] // Audiol. Neuro-otol. 1999. Vol. 4. P. 185Ц191.

1. Кобрак Г. Среднее ухо. М.: Медгиз, 1963. 455 с.

29. Wada H., Metoki T., Kobayashi T. Analysis of dynamic 2. Гельфанд С. А. Слух: введение в психологическую и behavior of human middle ear using a finite-element method // физиологическую акустику. М.: Медицина, 1984. 128 с.

3. Стратиева О. В. Клиническая анатомия уха: учеб. посо- J. Acoust. Soc. Amer. 1992. Vol. 92. P. 3157Ц3168.

30. Williams K. R., Lesser T. H. J. Natural frequencies of бие. М.: Спец. Лит., 2004. 272 c.

vibration of a fibre supported human tympanic membrane 4. Tympanic membrane collagen fibers: a key to high-frequency analysed by the finite element method // Clinical Otolaryngology sound conduction / K. N. OТConnor, M. Tam, N. H. Blevins [et al.] // &Allied Sciences. 1993. Vol. 18 (5). P. 375Ц386.

Laryngoscope. 2008. Vol. 118 (3). P. 483Ц490.

5. Willi U. B., Ferrazzini M. A., Huber A. M. The incudo- 31. Funnell W. R., Laszlo C. A. Modeling of the cat eardrum as a thin shell using the finite-element method // J. Acoust. Soc.

malleolar joint and sound transmission losses // Hear. Res. 2002.

Vol. 174. P. 32Ц44. Amer. 1978. Vol. 63 (5). P. 1461Ц1467.

6. Bksy Gv. On the measurement of the amplitude of 32. Khanna S. M., Tonndorf J. Tympanic membrane vibrations vibration of the ossicles with a capacitive probe // Akust. Zeitschr. in cats studied by time-averaged holography // J. Acoust. Soc.

1941. № 6. S. 1Ц16 [нем.] Amer. 1972. Vol. 51. P. 1904Ц1920.

Saratov Journal of Medical Scientific Research. 2012. Vol. 8, № 1.

100 отоларингологиЯ 33. Funnell W. R. On the undamped natural frequencies and 18. Hartman W. An error in HelmholtzТs calculation of the dismode shapes of a finite-element model of the cat eardrum. // placement of the tympanic membrane // J. Acoust. Soc. Amer.

J. Acoust. Soc. Amer. 1983. Vol. 73 (5). P. 1657Ц1661. 1971. Vol. 49. P. 13Ц17.

34. Funnell W. R., Khanna S. M., Decraemer W. F. On the 19. Akache F., Funnell W. R. J., Daniel S. J. An experimental degree of rigidity of the manubrium in a finite-element model of study of tympanic membrane and manubrium vibrations in rats // the cat eardrum. // J. Acoust. Soc. Amer. 1992. Vol. 91 (4 Pt. 1). Audiol. Neurotol. 2007. Vol. 12. P. 59Ц63.

P. 2082Ц2090. 20. Vibration measurement of the tympanic membrane of guinea pig temporal bones using time-averaged speckle pattern 35. Funnell W. R., Decraemer W. F., Khanna S. M. On the interferometer / H. Wada, M. Ando, A. Takeuchi [et al.] // J. Acoust.

damped frequency response of a finite-element model of the cat Soc. Amer. 2002. Vol. 111. P. 2189Ц2199.

eardrum // J. Acoust. Soc. Amer. 1987. Vol. 81 (6). P. 1851Ц1859.

21. Zwislocki J. Analysis of some auditory characteristics // 36. Kirikae I. The structure and function of the middle ear.

Handbook of Mathematical Psychology / R. D. Luce, R. R. Bush, Tokyo: University of Tokyo Press, 1960. 430 p.

E. Galanter (Eds.). New york, 1965. Vol. III. P. 1Ц97.

37. Williams K. R., Blayney A. W., Lesser T. H. J. A 3-D finite 22. Bathe K. J. Remarks on the Development of Finite Eleelement analysis of the natural frequencies of vibration of a ment Methods and Software // Int. J. of Computer Applications in stapes prothesis replacement reconstruction of the middle ear // Technology. Vol. 7. Nos. 3Ц6. P. 101Ц107.

Clin. Otolaryngol. 1995. Vol. 20. P. 36Ц44.

23. Eiber A., Kauf A. Berechnete Verschiebungen der Mit38. Dynamics of Middle Ear Prostheses Ч Simulations and telohrknochen unter statischer Belastung // HNO. 1994. № 42.

Measurements / A. Eiber, H.-G. Freitag, C. Burkhardt C. [et al.] // S. 754Ц759. [nem.].

Audiol. Neurootol. 1999. Vol. 4. P. 178Ц184.

24. Erste Vergleiche von Laservibrometriemessung und 39. Huttenbrink K. B. The mechanics of the middle ear at static Computersimulation / A. Eiber, A. Kauf, N. M. Maassen [et al.] // air pressures: The roles of the ossicular joints, the function of the HNO. 1997. № 45. S. 538Ц544 [nem.].

middle-ear muscles and the behavior of stapedial prostheses // 25. Modelling of components of the human middle ear and Acta Oto-Laryngol. 1988. Suppl. 451. P. 35.

simulation of their dynamic behavior / H. J. Beer, M. Bornitz, 40. A geometrically nonlinearfinite-element model of the cat H. J. Hardtke [et al.] // Audiol. Neuro-otol. 1999. Vol. 4. P. 156Ц162.

Pages:     | 1 | 2 | 3 |    Книги по разным темам