Modelo computadorizado 3-D para el estudio de la biomecánica del oído medio con el método de los elementos finitos (Mef)

Resumen

Basándonos en los datos ya conocidos sobre el comportamiento de los mecanismos de transmisión del sonido, creamos un modelo que reproduce la actividad mecánica del oído medio, utilizando el método de los elementos finitos. Diseñamos un modelo computadorizado que simula el comportamiento biomecánico de la membrana timpánica y la cadena osicular. Centramos el interés de la investigación en sus posibles aplicaciones clínicas, pudiendo introducir en el modelo las variables necesarias para la simulación de distintas situaciones: perforaciones timpánicas, fijaciones osiculares, interrupciones de la cadena, etc. Suministrando al programa simulador las características de la lesión creamos un modelo virtual sobre el que podemos valorar la hipoacusia existente y las posibilidades terapéuticas. Realizamos este modelo 3-D de membrana timpánica, martillo, yunque y estribo considerando su forma, peso, densidad, módulo de Young (N/m2) y coeficiente de Poisson, para las diferentes partes del sistema. Mostramos también la modelización de los elementos de unión entre los diferentes elementos tímpano-osiculares, incluidos músculos y ligamentos.

Abstract

Based on known data about the behavior of the sound transmission mechanism, we generate a model that reproduces the real mechanics of the middle ear by the finite elements method in the most exact manner possible. We designed a computerized model to simulate the biomechanic behavior of the ear drum / ossicular chain. The investigation focused on a possible clinical application, given that the variables neccesary for simulation of several conditions can be introduced in our model: tympanic perforation, fixation of the ossicular chain, chain interruption, etc. Introducing the characteristics of the lesion virtually in a simulator program maket is possible to reach conclusions about the conductive hypoacusis created and about therapeutic possibilities. The 3-D modelling of the tympanic membrane, malleus, incus and stapes is presented, considering form, weight, density, Young’s module (N/m2) and Poisson coefficient for the different parts of each ossicle. The modeling of the union of the different tympanic-ossicular elements, including muscles and ligaments, is also shown.