耳蝸力學：力學仿真模型*

張天宇 任柳杰 李辰龍 王心玥 華誠 姚文娟 丁光宏

1 復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院眼耳鼻整形外科(上海 100031)；2 復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院耳鼻喉科研究院； 3 國家衛生健康委員會聽覺醫學重點實驗室(復旦大學)； 4 上海大學力學與工程科學學院； 5 復旦大學航空航天系

耳蝸力學研究的兩大手段——實驗測量與力學模型仿真，兩者相輔相成，實驗測量為模型建立和驗證提供數據，力學模型仿真則通過對物理現象的再現和分析，揭示現象背后的機制。力學仿真是力學學科理論、實驗、仿真三大研究工具之一，正如生物力學之父馮元楨先生在其著作《生物力學》序中所述，“......用力學的方法來處理從前不屬于力學的問題，使許多醫學及生理學上知其然而不知其所以然的觀察及經驗有了較深的了解”。力學仿真成本低、可重復、可控性強，既可以獲得當前技術無法測量的結果，還能夠改變現實中無法調整的參數，是機制研究的重要手段。

耳蝸力學涉及兩個力學過程：一是外界聲音進入耳蝸后以基底膜上行波形式實現了頻率分離，二是Corti器運動時內毛細胞(IHC)的感音與外毛細胞(OHC)的主動放大(Pallos，2012)。這兩個過程分別對應耳蝸力學中的宏觀力學(macromechanics)模型和微觀力學(micromechanics)模型。宏觀力學模型通過再現行波的產生、傳播而揭示耳蝸頻率分離的物理基礎，微觀力學模型則旨在揭示Corti器的局部運動及耳蝸非線性、主動放大的本質[1]。本文主要闡述這兩類耳蝸力學模型的進展，重點介紹耳蝸力學模型的基本框架和方法，以及模型在行波再現、耳蝸主動放大等重點問題研究中的應用。……