医療への応用をめざしたヒト鼓膜振動実測値による中耳振動特性の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25420186
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 有井 士郎 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80222751)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長谷川 賢作 日本医科大学, 医学部, 教授 (60252847) ; 片岡 英幸 鳥取大学, 医学部, 教授 (00224436) ; 北野 博也 鳥取大学, 医学部, 理事 (20153108)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 機械力学・制御 / 生物・生体工学 / シミュレーション工学

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，1. 鼓膜張筋と耳小骨筋の機械的性質を考慮した鼓膜と耳小骨振動モデルの構築とこれを用いた音圧加振時の鼓膜および耳小骨振動応答のシミュレーション，2. 実験により得られた鼓膜等の振動応答の計測結果との比較による振動モデルの検証と耳小骨振動特性の推定，3. 得られたモデルを用いた鼓膜から脳への伝音特性の解明とこれを用いた耳小骨離断や可動性低下などの難聴治療法の改善方法の検討である．
本年度は，昨年度までに実施した上記 1, 2 を引き続き実施して振動モデルの検証を進めるとともに，上記 3 を実施し，鼓膜から脳への伝音特性の解析を行った．振動モデル構築のための音圧加振時のヒトの鼓膜等の振動計測は６名の被験者に協力をいただいて実施した．昨年度までに実施した４名の被験者の振動計測結果と合わせて，鼓膜等の音圧加振時の振動応答はさらに明確に説明できるようになった．シミュレーションモデルは筋腱等の機械的性質を人体力学シミュレーション物性値データベース（理化学研究所）を参考にモデル化し，筋腱の機械的性質が応答に及ぼす影響を明確にした．この結果，音圧加振時の振動測定実験結果をもとにシミュレーション結果を検証し，音圧加振時の振動応答を表現できるシミュレーションモデルが構築できた．
得られたシミュレーションモデルを用いて，加振周波数1kHzから10kHzまでの音圧入力が耳小骨を介して脳に伝わる伝音特性を明らかにするとともに，筋腱の機械的性質が伝音特性に及ぼす影響も明らかになった．これらの結果は難聴治療の改善につなげられる可能性があると考えられる．