论文部分内容阅读
目的:运用生物力学数值模拟研究OSAHS患者典型不同阻塞平面对上气道气流场影响的特征以及OSAHS患者咽壁软组织中具有一定顺应性的软腭在不同体位下的运动与腭咽气道阻塞程度,并对口咽侧壁塌陷进行初步的模拟研究;以期从生物力学数值模拟角度拓展认知OSAHS的发病机理。方法:运用内镜、鼻（咽）声反射、PSG等检测选取3例具有典型不同阻塞平面的重度OSAHS患者,分别为鼻腔气道狭窄（鼻中隔偏曲、双侧下鼻甲不等肥大）、口咽气道狭窄（双扁桃体均Ⅲ?）及鼻腔气道狭窄和口咽气道狭窄同时存在的患者各1例,并获取患者上气道CT数据,利用Mimics 20.0、Geomagic Studio12.0对3例不同阻塞平面的重度OSAHS患者上气道薄扫CT图像数据进行三维有限元模型重建,应用Ansys Workbench软件对上气道三维有限元模型进行出入口平面的设定、网格划分、质量检验,设定气流流量为600ml,并赋予相应边界条件,对OSAHS患者术前上气道气流场进行运算分析;利用Mimics 20.0、Geomagic Studio 12.0重建附加部分口腔气道的上气道、软腭、口咽壁模型,并分别布尔组合附加部分口腔气道的上气道和软腭、上气道和口咽壁,应用Ansys Workbench软件完善网格划分与检验,设定附加部分口腔气道的上气道相关边界条件,分别赋值软腭（包括软腭附属肌肉）、口咽壁的弹性模量、泊松比;固定软腭与硬腭交界处及其附属肌肉的游离端,模拟赋予软腭仰卧位、侧卧位（左、右）及坐位体位状态下向地心重力参数,并对口咽壁模型上下端及其前壁舌根、软腭及后壁咽缝部位进行固定,运用流固耦合运算分别对软腭在不同体位下的运动幅度以及口咽侧壁的塌陷进行初步的数值模拟研究。结果:1.结合上气道气流场呼、吸气相相关的压强云图、流速矢量图、气流形式分布图以及上气道各截面压强、流速平均值分布表,对具有典型不同阻塞平面的OSAHS患者上气道气流场进行多角度直观、量化分析,发现3例OSAHS患者上气道鼻阈区压强降、鼻阻力及口咽截面压强变化具有一定的特征性,其中:（1）病例1为鼻腔气道狭窄的OSAHS患者:鼻腔气道存在较大的阻力,鼻阈区压强降变化相对较小,上气道整体中压强、流速变化最大的部位位于口咽部;其吸气相鼻腔气道阻力为0.775 k Pa·s·L-1,鼻阈区、口咽部的压强降分别为-11.7Pa、-209 Pa;（2）病例2为咽腔气道狭窄患者:鼻阻力及鼻阈区压强降均较大,上气道整体中口咽部压强、流速变化均最为明显;其吸气相鼻腔气道阻力为0.71k Pa·s·L-1,鼻阈区、口咽部的压强降分别为-27.4Pa、-70.0 Pa;（3）病例3为鼻腔和口咽均狭窄的OSAHS患者:其鼻阻力较大,鼻阈区压强降变化较小,上气道整体中口咽部压强、流速变化均最为明显;其吸气相鼻腔气道阻力为0.835k Pa·s·L-1,鼻阈区、口咽部的压强降分别为-16.8Pa、-261 Pa。2.软腭数值模拟结果显示OSAHS患者软腭运动幅度因体位不同而不同,其中仰卧位运动幅度最大,吸、呼气相悬雍垂游离缘位移分别为1.50cm、1.18cm;侧卧位和坐位较仰卧位小,左侧卧位吸、呼气相悬雍垂游离缘位移分别为0.56cm、0.40cm;右侧卧位吸、呼气相悬雍垂游离缘位移分别为0.50cm、0.40cm;坐位吸、呼气相悬雍垂游离缘位移分别为0.55cm、0.76cm;左、右侧卧位时,软腭两侧运动幅度不一致,近地侧运动幅度较小。口咽壁数值模拟结果显示舌后区口咽侧后壁局部出现塌陷区域,对口咽侧壁塌陷进行了初步模拟。结论:1.OSAHS患者上气道不同部位的狭窄影响局部通气功能的同时,对上气道其他部位通气功能也产生影响:其中鼻腔气道狭窄的病例1鼻阈区相关生理功能和鼻、咽腔通气功能均减退;咽腔气道狭窄的病例2鼻阈区部分相关生理功能如常,而鼻腔和咽腔通气功能均减退;鼻、咽腔狭窄的病例3鼻阈区相关生理功能及鼻、咽腔通气功能均减退。2.首次从生物力学数值模拟角度扩展认知并量化比较OSAHS患者不同体位下具有一定顺应性软腭的运动幅度,仰卧位腭咽部气道阻塞程度较其他体位严重;并分析了OSAHS患者不同体位下临床病情表现的相关原因。3.从生物力学数值模拟角度对具有一定顺应性的口咽侧壁塌陷进行了初步的直观、量化模拟展现,为模型后续进一步研究应用与改进奠定了基础。