颞骨通气引流机制研究

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目的:绝大部分中耳疾病与颞骨通气障碍相关,若颞骨的通气障碍得不到纠正,治疗效果往往无法令人满意。影响颞骨通气的因素众多,除咽鼓管的功能外,乳突的缓冲作用、中耳黏膜的气体交换作用等均能影响颞骨的通气。但基于人体的颞骨通气实验难以直接进行,目前缺乏将颞骨作为整体进行的通气系统研究。本研究旨在将颞骨作为一个整体,建立包括岩骨的颞骨通气引流系统的数值仿真模型,增加对颞骨通气障碍相关疾病致病机制的理解,以期通过术前建模的方式来预判特定手术的疗效。方法:本研究纳入3名正常受试者,通过查体、鼓室图、咽鼓管测压(tubomanometry,TMM)、咽鼓管功能障碍评分量表(the Eustachian Tube Dysfunction Questionnaire,ETDQ-7)对受试者的咽鼓管功能进行评估。采集受试者颞骨CT数据,经过Mimics 19.0及Geomagic Wrap2017处理后建立包括咽鼓管骨部、鼓室、鼓膜、乳突、岩尖以及部分外耳道的颞骨含气系统的三维几何模型。利用TMM测试鼻咽部的压力变化曲线作为整个颞骨通气系统压力入口边界条件,使用XFlow2017x及Abaqus CAE 2018进行“流固耦合”数值仿真。通过测得颞骨含气系统内外耳道、上鼓室、鼓窦、岩尖、乳突尖的压力、流速随时间的变化,比较仿真的外耳道压力变化与TMM中实际测到的外耳道压力变化。结果:颞骨通气引流系统内压力变化分为压力上升期、压力保持期和压力下降期,仿真所得平均外耳道压力峰值为320.00±92.93Pa,实际测得平均外耳道压力峰值为266.00±126.09Pa,仿真所得平均外耳道压力达峰时间为0.46±0.14s,实际测得平均外耳道压力达峰时间为0.45±0.26s;仿真的模型中,上鼓室平均压力峰值为4648.58±21.53Pa,上鼓室平均压力达峰时间0.46±0.15s,上鼓室上升阶段流速峰值为2.86±1.43m/s,鼓窦平均压力峰值为4648.59±21.47Pa,鼓窦平均压力达峰时间0.46±0.15s,鼓窦上升阶段流速峰值为3.47±3.58m/s,岩尖气房平均压力峰值为4650.98±17.41Pa,岩尖气房平均压力达峰时间0.45±0.15s,岩尖气房上升阶段流速峰值为0.064±0.072m/s,乳突尖气房平均压力峰值为4648.67±21.25Pa,乳突尖气房平均压力达峰时间0.45±0.15s,乳突尖气房上升阶段流速峰值为0.17±0.18m/s。结论:通过本研究建立的仿真模型测得的外耳道压力变化曲线与实际测得的外耳道压力变化曲线趋势一致,但个体差异较大,上鼓室、鼓窦、岩尖、乳突尖的压力峰值及压力达峰时间基本一致,但不同部位压力上升阶段流速峰值随通气路径的长度的增加而减小。
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