[發明專利]基于有限元分析的人工耳蝸植入電極的檢驗方法

在審

• 申請號: 202210708226.1
• 申請日: 2022-06-22
• 公開（公告）號: CN115105743A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 張育恒;王澄;許車明;吳濤;劉新東
• 申請（專利權）人: 上海力聲特醫學科技有限公司
• 主分類號: A61N1/05
• 分類號: A61N1/05;A61N1/36;G06F30/23;G06T17/20;G06F119/14
• 代理公司: 上海申浩律師事務所 31280
• 代理人: 秦華毅

本發明公開了一種基于有限元分析的人工耳蝸植入電極的檢驗方法，其包括如下步驟：獲取耳蝸的有限元模型；獲取植入電極的有限元模型；獲取耳蝸的力學參數；獲取植入電極的力學參數；獲取植入電極的植入參數；基于前述步驟獲取的數據，對植入電極植入耳蝸的過程進行有限元分析，得到有限元分析結果；基于該有限元分析結果判斷植入電極是否合格。該檢驗方法在樣品試制之前對植入電極的可植入性及植入安全性進行檢驗，為植入電極的設計提供指導，盡可能減小樣品重制的幾率，如此既可確保植入電極的可植入性及植入安全性，又可優化植入電極的開發成本、縮短開發周期。

技術領域

本發明涉及一種人工耳蝸植入電極的檢驗方法，尤其涉及一種基于有限元分析的人工耳蝸植入電極的檢驗方法。

背景技術

在人工耳蝸植入手術中，植入電極是否能順利植入耳蝸往往是手術成敗的關鍵，在不考慮耳蝸畸形和醫生操作熟練度的情況下，植入電極的幾何形態及力學性能往往在很大程度上決定了植入電極能否順利植入。植入電極越細、長、軟，則越容易在植入過程中發生彎曲打折，導致植入電極無法完全植入；反之，植入電極越粗、短、硬，則越容易在植入過程中損傷耳蝸組織，甚至刺穿基底膜和螺旋韌帶。因此，植入電極的幾何形態及力學性能需要尋求一個平衡，既能保證植入電極可以順利植入，又盡量減小對耳蝸組織的損傷。

植入電極在植入耳蝸過程中產生的應力受植入電極的材料性能、長度分布、幾何形態(直或彎曲以及彎曲程度)、截面參數等多方面因素的影響。當前對于植入電極的可植入性及植入安全性的評估主要依賴于基于耳蝸模型的植入電極反復插入試驗和基于人體尸頭的植入電極插入試驗，這兩個試驗均有一定的弊端，其中，植入電極反復插入試驗中所使用的耳蝸模型與真實耳蝸具有一定的差異，而基于人體尸頭的植入電極插入試驗所需成本較高，且費時費力。若植入電極插入試驗不合格，則需優化植入電極設計并重新制作模具進行樣品試制，不僅拖長了人工耳蝸植入體的開發周期且在產品開發過程中耗費了大量的人力、物力。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種基于有限元分析的人工耳蝸植入電極的檢驗方法，其能對植入電極的植入耳蝸過程進行有限元分析并判斷植入電極是否合格。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于有限元分析的人工耳蝸植入電極的檢驗方法，其包括如下步驟：S110、獲取耳蝸的有限元模型；S120、獲取植入電極的有限元模型；S130、獲取耳蝸的力學參數；S140、獲取植入電極的力學參數；S150、獲取植入電極的植入參數；S160、基于前述步驟獲取的數據，對植入電極植入耳蝸的過程進行有限元分析，得到有限元分析結果；S170、基于該有限元分析結果判斷植入電極是否合格。

步驟S110包括如下步驟：S111、獲取耳蝸的幾何模型；S112、對該耳蝸的幾何模型進行網格劃分，得到由一系列網格和節點所組成的該耳蝸的有限元模型。

步驟S120包括如下步驟：S121、獲取植入電極的幾何模型；S122、對該植入電極的幾何模型進行網格劃分，得到由一系列網格和節點所組成的該植入電極的有限元模型。

在步驟S110中，該耳蝸的有限元模型包括蝸軸，骨螺旋板，基底膜以及螺旋韌帶。

在步驟S130中，該耳蝸的力學參數包括蝸軸、骨螺旋板、基底膜以及螺旋韌帶的密度、楊氏模量及泊松比。

在步驟S140中，該植入電極的力學參數包括植入電極的密度，楊氏模量及泊松比。進一步，該植入電極的密度為1000-5000kg/m3，該植入電極的楊氏模量為100-1000MPa，該植入電極的泊松比為0.35-0.48。

在步驟S150中，該植入電極的植入參數包括摩擦系數，植入角度，植入速度以及植入深度。進一步，該摩擦系數為0.1-0.4，該植入速度為0.2-1mm/s，該植入深度為13-32mm。

在步驟S160中，該有限元分析結果包括植入電極的變形狀態及耳蝸所受應力的數據。