在《华尔街日报》最近发表的一篇文章耳科& Neurotology开放的发展,研究人员讨论了三维(3 d)印刷人耳模型标准化爆炸接触测试的听力保护装置。
研究:一个3 d印刷人耳模型标准化考试的听力保护装置暴露于爆炸。图片来源:罗伯特·时间/ Shutterstock.com
背景
在活跃的背景下战斗,听力损失可能发生由于blast-related耳朵鼓膜伤害(TM)破裂。听力保护装置(hpd)需要防止听力损失而部署在危险的情况下,尽管各种保护局广泛可用,一些部队相信保护局减少的态势感知。先进的HPD设计提高态势感知和HPD合规;然而,目前的研究表明,需要更多的HPD的改进,以及值得信赖的和有效的测试程序。
先前研究hpd的功效受到噪音的冲动或爆炸时使用不同的计算和实验方法。各种耳塞的保护效果研究使用人类尸体颞骨头(TBs)。测试hpd在高压下计算模型既节省成本和时间。3 d打印技术是一个迷人的工具用于创建个性化的耳鼻喉科的解决方案。3 d打印模型有可能刺激耳乳突手术的功能;然而,还没有创建模型生成保护局使用3 d打印。一个模型,利用3 d印刷的优点可以大大改善HPD评估。
计算机模型用于3 d打印技术,说明耳朵的有限元模型和3 d印刷结核病。一个有限元模型的人耳耳道,中耳,耳蜗负载。B,装配CAD模型的截面视图显示封闭耳和中耳组织。C,侧面图CAD模型的3 d打印结核病突显出耳道入口。模型的形状是为了挂载为爆炸头块接触测试。D,内侧的CAD模型的3 d打印结核病。港口附近的耳道的压力TM (P1)和中耳腔(P2)所示压力传感器是测量螺纹。一个端口的访问为未来的研究也显示镫骨踏板。E,3 d印刷结核病的爆炸视图的CAD模型显示部分单独印刷:外耳、中耳和空腔密封。CAD表明计算机辅助设计;结核病,颞骨;TM,鼓膜。图片来源:Kavimughil, M et al ., Otology&Neurotology
关于这项研究
在这项研究中,作者建立了一个3 d印刷结核病模型是建立灵活的和艰难的聚合物。该模型包括了TM、耳中耳悬韧带/肌肉肌腱,小骨的链,中耳腔。
激光多普勒vibrometry是用来测量TM运动期间良好的刺激。压力在耳道入口附近(P0)和耳道的TM (P1)结核病模型被暴露在爆炸后测量有或没有保护局。所有的研究结果相比人类肺结核患者中发现。被动hpd的保护作用在爆炸是正确使用3 d印刷结核病模型测试,和潜在的使用作为一个声波传播模型评估。
团队建设的一个3 d打印的耳朵模型,描述在解剖学上和机械近似的中间和外耳成功测量被动hpd在爆炸风险。实验有或没有保护局暴露了3 d印刷结核病爆炸超压,和尸体TBs的结果进行对比验证。附近的压力在耳道入口和TM在这些试验测量。
研究人员创建3 d印刷结核病使用有限元模型基于组织学横断面扫描的55岁的人类男性肺结核。外的结构组成和中耳的人类被包含在3 d印刷结核病模型和有限元。
实验设置和压力传感器用于测量爆炸冲击波传播模型。一个、图像的测试设置消声室中,下面的“块”坐在爆炸的光圈。人类尸体的结核病是安装头块和压力传感器P0安装以外的耳道入口。B、图像的3 d打印结核病头部安装块。C有限元模型强调,在接触爆炸压力监控:耳道的入口处,P0, TM附近的耳道,P1。D、图像的泡沫耳塞(左)和抒情耳塞用棍子夹(右)用于爆炸暴露测试。结核显示颞骨;TM,鼓膜。图片来源:Kavimughil, M et al ., Otology&Neurotology
观察
3 d印制的位移TM模式类似的人类TM频率小于3千赫,但3 d印刷TM的位移明显小于人类。最大的区别3 d制造TM和人类结核病平均是0.058µm在275赫兹,而最近的阅读µm 0.003 5248 Hz的区别。
人类结核病和3 d印刷结核病,P0峰值压力的值是5.89 psi和5.92 psi,分别和P0波形持续时间对应的三维制造结核病和人类结核病女士分别为0.28和0.32,分别。人类结核病和3 d印刷结核病产生P1压力波形峰值10.38 psi和9.79 psi的值,分别为0.79和0.69 ms。相对应的持续时间3 d印刷的P1波形结核病和人类结核病女士分别为0.08和0.05,分别。A-durations P1峰值压力相似,和3 d印刷结核病有比人类更快到场时间为P1峰结核病。
造成的衰减峰值压力P1保护局范围从0.92到1.06 psi的3 d打印结核病,爆炸压力峰值为5.62 -6.54 psi P0,和观察到的结果在均值和SD发表的数据。
图像打印完成的3 d打印结核病的未装配的中耳部分。一个,中耳的侧面视图部分显示出耳道和TM。B,中耳的中间视图部分的3 d打印结核显示打开用于清洗。C后的3 d打印结核病与海豹的中间部分。D,3 d打印的鼓膜,TM,韧带和肌腱从中耳腔内的3 d打印结核病。鼓膜是成像没有周围的材料和突出的细节和大小规模中耳组织。E,侧面图组装3 d印刷结核病与抒情耳塞插入耳道。硅胶模具的耳廓坚持3 d印刷结核病模拟外耳。F结核病,内侧的组装3 d打印显示端口测量压力在TM和中耳腔和访问镫骨踏板。结核显示颞骨;TM,鼓膜。图片来源:Kavimughil, M et al ., Otology&Neurotology
结论
总之,这项研究阐明的发展3 d印刷结核病hpd的爆炸使标准化测试。两个保护局是用来评估的防护功能3 d印刷结核病在爆炸。HPD到位,TM附近的衰减峰值压力低至0.92 psi冲击波峰值压力为5.62 psi在进入耳道,虽然没有HPD, TM附近的压力是9.79 psi类似爆炸峰值在耳道入口。
3 d打印结核病的压力测量是在发布数据的均值和SD从人类尸体的结核病测试。
源
Kavimughil, M。Leena, M . M。,摩西,j。,等。3 d印刷人耳模型标准化考试的听力保护装置暴露于爆炸。耳科& Neurotology开放2 (2)e010 (2022)。https://journals.lww.com/onojournal/Fulltext/2022/06000/A_3D_Printed_Human_Ear_Model_for_Standardized.1.aspx?context=Latest欧洲杯猜球平台Articles
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