Modelado 3D & Análisis Numérico del Oído Interno mediante Elementos Finitos

Abstract

La presente tesis constituye una nueva aportación al estudio del oído interno del Sistema Auditivo Humano. El objetivo primordial es realizar un modelo del oído interno, en elementos finitos, lo más representativo posible de la realidad. Para ello se ha realizado un algoritmo semiautomático que utiliza la información geométrica obtenida de 19 tomografías sacadas del modelo EPL-3D, a través de procesamiento de imágenes, para crear el modelo geométrico que consta de una cóclea en espiral, compuesta por escala vestibular, escala timpánica, membrana basilar, membrana de Reissner y ventana redonda; acoplada a la cadena osicular con su modelo numérico asociado utilizando el MEF. Para la construcción del modelo de elementos finitos ha sido necesario construir un total de 20 secciones transversales de la cóclea para, después, poder transportarlos a ANSYS y realizar el modelo de EF. Dicho algoritmo se define semiautomático debido a que es necesaria la intervención humana para determinar el marco de interés, así como qué tomografías se van a utilizar para cada una de las secciones transversales, mientras el resto de los procesos los realiza de forma automática, tanto en MATLAB como en ANSYS. El desarrollo de este algoritmo ha sido una de las aportaciones originales de esta tesis, pues hasta la fecha no se ha desarrollado ningún modelo que permita el modelado automático de la geometría del oído interno. Por último, se ha realizado un análisis de la Energía Interna Absorbida por el oído interno para determinar la influencia de los diferentes elementos del SAH en la transferencia del sonido. Para ello se han estudiado tres modelos: uno compuesto por el canal auditivo externo (CAE) y la membrana timpánica (MT); un segundo, compuesto por el CAE, MT, cadena osicular (CO) y cóclea simplificada; y el tercero, compuesto por CAE, MT, CO y cóclea completa, obtenida por nuestro algoritmo. La obtención de la curva de Energía Absorbida ha conllevado el procesado de 3.285.080 datos.