基于有限元分析的人工耳蜗植入电极的检验方法技术

本发明专利技术公开了一种基于有限元分析的人工耳蜗植入电极的检验方法，其包括如下步骤：获取耳蜗的有限元模型；获取植入电极的有限元模型；获取耳蜗的力学参数；获取植入电极的力学参数；获取植入电极的植入参数；基于前述步骤获取的数据，对植入电极植入耳蜗的过程进行有限元分析，得到有限元分析结果；基于该有限元分析结果判断植入电极是否合格。该检验方法在样品试制之前对植入电极的可植入性及植入安全性进行检验，为植入电极的设计提供指导，尽可能减小样品重制的几率，如此既可确保植入电极的可植入性及植入安全性，又可优化植入电极的开发成本、缩短开发周期。缩短开发周期。缩短开发周期。

【技术实现步骤摘要】
基于有限元分析的人工耳蜗植入电极的检验方法


[0001]本专利技术涉及一种人工耳蜗植入电极的检验方法，尤其涉及一种基于有限元分析的人工耳蜗植入电极的检验方法。

技术介绍

[0002]在人工耳蜗植入手术中，植入电极是否能顺利植入耳蜗往往是手术成败的关键，在不考虑耳蜗畸形和医生操作熟练度的情况下，植入电极的几何形态及力学性能往往在很大程度上决定了植入电极能否顺利植入。植入电极越细、长、软，则越容易在植入过程中发生弯曲打折，导致植入电极无法完全植入；反之，植入电极越粗、短、硬，则越容易在植入过程中损伤耳蜗组织，甚至刺穿基底膜和螺旋韧带。因此，植入电极的几何形态及力学性能需要寻求一个平衡，既能保证植入电极可以顺利植入，又尽量减小对耳蜗组织的损伤。
[0003]植入电极在植入耳蜗过程中产生的应力受植入电极的材料性能、长度分布、几何形态(直或弯曲以及弯曲程度)、截面参数等多方面因素的影响。当前对于植入电极的可植入性及植入安全性的评估主要依赖于基于耳蜗模型的植入电极反复插入试验和基于人体尸头的植入电极插入试验，这两个试验均有一定的弊端，其中，植入电极反复插入试验中所使用的耳蜗模型与真实耳蜗具有一定的差异，而基于人体尸头的植入电极插入试验所需成本较高，且费时费力。若植入电极插入试验不合格，则需优化植入电极设计并重新制作模具进行样品试制，不仅拖长了人工耳蜗植入体的开发周期且在产品开发过程中耗费了大量的人力、物力。

技术实现思路

[0004]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于有限元分析的人工耳蜗植入电极的检验方法，其能对植入电极的植入耳蜗过程进行有限元分析并判断植入电极是否合格。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于有限元分析的人工耳蜗植入电极的检验方法，其包括如下步骤：S110、获取耳蜗的有限元模型；S120、获取植入电极的有限元模型；S130、获取耳蜗的力学参数；S140、获取植入电极的力学参数；S150、获取植入电极的植入参数；S160、基于前述步骤获取的数据，对植入电极植入耳蜗的过程进行有限元分析，得到有限元分析结果；S170、基于该有限元分析结果判断植入电极是否合格。
[0006]步骤S110包括如下步骤：S111、获取耳蜗的几何模型；S112、对该耳蜗的几何模型进行网格划分，得到由一系列网格和节点所组成的该耳蜗的有限元模型。
[0007]步骤S120包括如下步骤：S121、获取植入电极的几何模型；S122、对该植入电极的几何模型进行网格划分，得到由一系列网格和节点所组成的该植入电极的有限元模型。
[0008]在步骤S110中，该耳蜗的有限元模型包括蜗轴，骨螺旋板，基底膜以及螺旋韧带。
[0009]在步骤S130中，该耳蜗的力学参数包括蜗轴、骨螺旋板、基底膜以及螺旋韧带的密度、杨氏模量及泊松比。
[0010]在步骤S140中，该植入电极的力学参数包括植入电极的密度，杨氏模量及泊松比。进一步，该植入电极的密度为1000
‑
5000kg/m3，该植入电极的杨氏模量为100
‑
1000MPa，该植入电极的泊松比为0.35
‑
0.48。
[0011]在步骤S150中，该植入电极的植入参数包括摩擦系数，植入角度，植入速度以及植入深度。进一步，该摩擦系数为0.1
‑
0.4，该植入速度为0.2
‑
1mm/s，该植入深度为13
‑
32mm。
[0012]在步骤S160中，该有限元分析结果包括植入电极的变形状态及耳蜗所受应力的数据。
[0013]本专利技术基于有限元分析的人工耳蜗植入电极的检验方法在样品试制之前对植入电极的可植入性及植入安全性进行检验，为植入电极的设计提供指导，尽可能减小样品重制的几率，如此既可确保植入电极的可植入性及植入安全性，又可优化植入电极的开发成本、缩短开发周期。
[0014]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0015]图1是本专利技术基于有限元分析的人工耳蜗植入电极的检验方法的流程示意图。
[0016]图2是步骤S110的流程示意图。
[0017]图3是步骤S120的流程示意图。
[0018]图4是植入电极使用本专利技术进行优化设计的流程示意图。
具体实施方式
[0019]如图1所示，本专利技术提供了一种基于有限元分析的人工耳蜗植入电极的检验方法，用于判断植入电极是否合格，其包括步骤S110获取耳蜗的有限元模型，步骤S120获取植入电极的有限元模型，步骤S130获取耳蜗的力学参数，步骤S140获取植入电极的力学参数，步骤S150获取植入电极的植入参数，步骤S160进行有限元分析，以及步骤S170判断是否合格，其中，步骤S110、步骤S120、步骤S130、步骤S140以及步骤S150五者的顺序并无先后之分，如此排序仅为方便说明。
[0020]在步骤S110中，该耳蜗的有限元模型包括蜗轴，骨螺旋板，基底膜以及螺旋韧带。
[0021]如图2所示，步骤S110包括步骤S111获取耳蜗的几何模型以及步骤S112进行网格划分。
[0022]在步骤S111中，通过Micro
‑
CT或CBCT对耳蜗结构进行扫描，得到耳蜗的几何模型。
[0023]在步骤S112中，对该耳蜗的几何模型进行网格划分，得到由一系列网格和节点所组成的该耳蜗的有限元模型。
[0024]如图3所示，步骤S120包括步骤S121获取植入电极的几何模型以及步骤S122进行网格划分。
[0025]在步骤S121中，该植入电极的几何模型来源于图纸或实物扫描。
[0026]在步骤S122中，对该植入电极的几何模型进行网格划分，得到由一系列网格和节点所组成的该植入电极的有限元模型。
[0027]在步骤S130中，该耳蜗的力学参数包括蜗轴、骨螺旋板、基底膜以及螺旋韧带的密
度、杨氏模量及泊松比。
[0028]在步骤S140中，该植入电极的力学参数包括植入电极的密度，杨氏模量及泊松比，其中，该植入电极的密度可以设置为1000
‑
5000kg/m3，比如2000kg/m3；该植入电极的杨氏模量可以设置为100
‑
1000MPa，比如400MPa；该植入电极的泊松比可以设置为0.35
‑
0.48，比如0.4。
[0029]在步骤S150中，该植入电极的植入参数包括摩擦系数，植入角度，植入速度以及植入深度，其中，考虑到植入电极在植入耳蜗的鼓阶时，植入电极与鼓阶之间的接触以相对滑动为主，因此植入电极与鼓阶之间为滑动摩擦，该摩擦系数可以设置为0.1
‑
0.4，比如0.2；该植入角度主要取决于手术医生的操作习惯，一般认为植入电极从耳蜗圆窗植入时尽量贴着鼓阶外侧壁可以减小植入电极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有限元分析的人工耳蜗植入电极的检验方法，其包括如下步骤：S110、获取耳蜗的有限元模型；S120、获取植入电极的有限元模型；S130、获取耳蜗的力学参数；S140、获取植入电极的力学参数；S150、获取植入电极的植入参数；S160、基于前述步骤获取的数据，对植入电极植入耳蜗的过程进行有限元分析，得到有限元分析结果；S170、基于该有限元分析结果判断植入电极是否合格。2.如权利要求1所述的基于有限元分析的人工耳蜗植入电极的检验方法，其特征在于：步骤S110包括如下步骤：S111、获取耳蜗的几何模型；S112、对该耳蜗的几何模型进行网格划分，得到由一系列网格和节点所组成的该耳蜗的有限元模型。3.如权利要求1所述的基于有限元分析的人工耳蜗植入电极的检验方法，其特征在于：步骤S120包括如下步骤：S121、获取植入电极的几何模型；S122、对该植入电极的几何模型进行网格划分，得到由一系列网格和节点所组成的该植入电极的有限元模型。4.如权利要求1所述的基于有限元分析的人工耳蜗植入电极的检验方法，其特征在于：在步骤S110中，该耳蜗的有限元模型包括蜗轴，骨螺旋板，基底膜以及螺旋韧带。5.如权利要求1所述的基于有限元分析的人工耳蜗植入电极的检验方法，其特征在于：在步骤S130中，该耳蜗的力...

【专利技术属性】
技术研发人员：张育恒，王澄，许车明，吴涛，刘新东，
申请(专利权)人：上海力声特医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：