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Erschienen in:
17.07.2024 | Research
Fluid–solid coupling analysis of the whole spiral organ of Corti
verfasst von: Jiakun Wang, Junyi Liang, Bin Liu, Wenjuan Yao
Erschienen in: Meccanica | Ausgabe 9/2024
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Abstract
Die Publikation vertieft sich in die Flüssig-Feststoff-Kopplungsanalyse des gesamten Spiralorgans von Corti, einer entscheidenden Struktur in der Hörschnecke, die für das Hören verantwortlich ist. Krankheiten wie Schwerhörigkeit und Taubheit haben tiefgreifende Auswirkungen auf die Lebensqualität, und die komplexe Struktur und das physiologische Umfeld der Cochlea erschweren das Verständnis ihrer dynamischen Reaktion. Frühere Studien haben die Spiralstruktur der Cochlea vereinfacht, aber jüngste Forschungen unterstreichen die physiologische Bedeutung der Spiralform für die Verbesserung der niederfrequenten Schallverarbeitung. Dieser Artikel stellt ein 3D-Finite-Elemente-Modell der passiven Cochlea, einschließlich des Spiralorgans von Corti, vor, um die mechanische Reaktion des Organs und die Ausbreitung von Lymphflüssigkeitswellen zu untersuchen. Das Modell, das auf CT-Scans und Lichtquellen-Bilddaten basiert, zeigt, wie die Spiralstruktur die Cochlea-Reaktion auf Schall beeinflusst und liefert wertvolle Einblicke in die komplexen Kopplungsbewegungen zwischen Flüssigkeit und Feststoff innerhalb der Cochlea. Die Studie vergleicht die Ergebnisse mit früheren Modellen und experimentellen Daten und zeigt die Genauigkeit des Modells und die bedeutende Rolle des Spiralorgans Corti in der Cochlea-Mechanik. Die Ergebnisse tragen zu einem tieferen Verständnis der Funktion der Cochlea bei und könnten potenziell die Entwicklung besserer Behandlungen für Hörverlust beeinflussen.
KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
Abstract
The complex fluid–solid coupling movement of macro–micro structures and lymphatic fluid in the cochlea plays a crucial role in the mechanism of sound perception in the human ear. However, previous studies have primarily focused on the macrostructure and overlooked the microstructure of the Organ of Corti (OC). In reality, the microstructure of the OC can regulate the vibration of the basilar membrane, which is important for sound perception. To address this, a three-dimensional spiral passive cochlear model containing a complete OC that conforms to the real physiology of the human ear was developed, but the significant amplification of its motion by the action of outer hair cells (OHC) in the living cochlea was not considered. The fluid–solid coupling calculations were conducted on this model, specifically examining the mechanical response of the OC microstructure and the pressure changes in the lymphatic fluid. The results showed that the lower stiffness structure in the OC has a lower stress level, which contributes to the realization of sound perception. As the frequencies increases, the region of peak stress and displacement in the OHC moves from the apex to the base of the cochlea, reflecting frequency-selective characteristics. The tunnel of the OC amplifies pressure waves at specific locations, enabling more accurate frequency recognition. Furthermore, the presence of the OC not only causes significant radial differences in lymphatic fluid pressure in the scala vestibule, but also enhances internal cochlear vibration, playing an undeniable regulatory role in the sound perception.Kindly check and verify edit made in article title.We have checked and verified the editing in the article title.
