有限要素法による蝸牛力学のモデリング：系統的レビュー

科学分野:

• 生物医学工学
• 計算力学
• 聴覚神経科学

背景:

• 有限要素（FE）モデリングは、複雑な生物学的システムをシミュレートするための主要な計算ツールです。
• 最近の研究では、蝸牛および人工蝸牛（CI）の研究にFEモデリングがますます利用されています。
• 蝸牛FEモデルの開発に用いられる方法論とパラメータには、大きなばらつきがあります。

研究 の 目的:

• 蝸牛の有限要素巨視的力学モデリングを系統的にレビューすること。
• 既存の研究における一般的なモデリング技術とその限界を特定すること。
• FE蝸牛モデリングの改善点を強調すること。

主な方法:

• PubMed、Scopus、IEEE-Xploreデータベースを横断して系統的な文献検索を実施しました。
• 1985年から2025年までに発表された蝸牛およびCIのFEモデリングに関する研究を含めました。
• 研究のスクリーニングと全文レビューには、Covidenceプラットフォームを利用しました。

主要な成果:

• 初期の1209件の研究から77件の関連研究を特定しました。
• 2つの主要なモデリングアプローチが見つかりました：単純化された展開モデルと現実的な巻回モデル（2または3室）。
• 材料の仮定（例：基底膜の剛性）に大きなばらつきがあり、検証方法に一貫性がないことが観察されました。

結論:

• FE蝸牛モデルは貴重な洞察を提供しますが、単純化された幾何学的形状、標準化されていない材料特性、および不十分な検証によって制限されています。
• 将来の研究では、画像および機能データを統合する必要があります。
• 生理学的および臨床的関連性を高めるためには、モデリング、材料特性、および検証のための標準化されたフレームワークが不可欠です。