鼓室阶内三维传热模型的实验验证及其在磁性人工耳蜗手术中的应用

人工耳蜗的磁引导是一种有前景的技术，可降低手术过程中的物理创伤风险。在该方法中，附着在植入电极阵列尖端的磁铁利用磁场在鼓室阶内被引导。术后，必须通过局部加热将磁铁从植入电极阵列上脱离并移出鼓室阶，这可能引起热创伤。目的：本工作的目的是实验验证鼓室阶的三维（3D）传热模型，该模型将能够准确预测最大安全输入功率，以避免在将磁铁从植入电极阵列上脱离时发生局部过热。方法：采用严格的尺度分析设计实验，并通过测量 3D 打印鼓室阶模型在热环境突变及小热源局部加热下的瞬态温度来进行实验。结果：测量温度与预测温度吻合良好，误差小于 6$\%$。结论：经验证的鼓室阶 3D 传热模型最终被用于评估在脱离磁铁时避免局部过热的最大安全输入功率。对于除插入开口外所有边界均为绝热的最保守情况，由 1 mm$^3$ 石蜡释放附着在植入电极阵列上的磁铁所需功率约为预测最大安全输入功率的一半。意义：本工作将能够实现热安全的磁性人工耳蜗手术程序的设计。