A Finite Element Model of the Human Head for Simulation of Bone-conducted Sound
You Chang · 2018
POPULÄRVETENSKAPLIG SAMMANFATTNINGHörselproblem är allmänt utbredd bland befolkningen men drabbar primärt äldre.Problem med hörseln räknas idag som det 3:e största folkhälsoproblemet i västvärlden.Den vanligaste rehabiliteringen för personer med hörselproblem är hörapparater.Dessa apparater förstärker och leder ljudet till hörselorganet på ett så optimalt sätt som möjligt för personen med hörselnedsättningen.Beroende på orsaken till hörselproblemet används olika typer av hörhjälpmedel.Ett sådant hörhjälpmedel är benledningshörapparater där ljudet omvandlas till vibrationer som leds via skallen till innerörat och uppfattas som ljud.Ett viktigt verktyg för att förstå hörselfunktioner och det som händer vid skadad hörselfunktion, samt utveckla nya och bättre hörapparater, är modeller av hörseln.Hittills har det saknats en modell för benledningshörsel som på ett korrekt sätt kan beskriva de dynamiska funktionerna hos människan.Syftet med detta projekt var att utveckla en sådan modell.Modellen bygger på finita element metoden, där de geometriska strukturerna delas upp i små pyramidliknande strukturer där ekvationerna för vibrationsöverföring löses i varje liten del och sedan slås ihop för att beskriva vibrationerna i hela strukturen.I detta fall modellerades huvudet hos en kvinna och de ingående anatomiska strukturerna delades upp i åtta olika delar: 1) mjukvävnad, 2) hård benvävnad, 3) mjuk benvävnad, 4) vätska runt hjärnan (cerebrospinalvätska), 5) hjärnvävnad, 6) brosk, 7) ögon och 8) inneröron.Parametrarna till modellen anpassades till dokumenterade värden och simuleringar gjorda med modellen liknade experimentella mätningar gjorda på huvuden tidigare.Modellen kunde sen användas för att undersöka hur benledningsvibrationer transmitteras i huvudet.Simuleringarna visade att det är framförallt i skallbenet som vibrationer fortplantar sig även om det finns signifikant vibrationsenergi i mjukdelarna för lägre frekvenser.Simuleringarna visade även at det var framförallt i skallbasen som ljudvibrationerna fortplantade sig och till väldigt liten del över kraniet.I en ytterligare studie utvärderades de befintliga typerna av benledningshörapparater. Denna utvärdering är unik då alla typer inte tidigare har kunnat utvärderas mot varandra.Utvärderingen visar att det är relativt liten skillnad på de olika apparattyperna för lägre frekvenser, men för högre frekvenser är de typer som på något sätt kopplar vibratorn direkt till skallbenet överlägsna de typer som appliceras mot huden.Speciellt dåligt fungerade den typ av apparat som klistrades fast mot huden."Keep performing good deeds, without asking for reward, will the God bless YOU." "但行好事，莫问前程。"