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1.目的:建立正常成年国人精细咽隐窝解剖结构的可视化三维重建模型,通过测量得到详细的咽隐窝物理形态参数,运用计算机流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术研究正常人咽隐窝的气流场分布特征,从气流动力学角度揭示鼻咽癌好发部位解剖学因素,从结构功能上研究鼻咽癌发病机制;以上述研究平台为基础,通过模拟单侧咽隐窝不同大小占位与正常人咽隐窝气流场参数对比,量化分析国人患癌前后鼻呼吸气流的变化及肿物体积大小对通气功能的影响;并建立真实原发单侧咽隐窝累及范围不同的鼻咽癌病人鼻腔、鼻咽腔及咽隐窝的三维模型,在相同实验条件下得出的数值结果作为验证,为鼻咽癌临床早期诊断提供新的研究途径,以期为后续早期干预和指导临床个体化精准治疗提供参考。2.方法:选取正常成年国人4例和经病理确诊未治疗过的原发单侧咽隐窝处鼻咽癌病人3例,通过颌面部CBCT扫描获得相应的影像学数据,分别导入医学图像处理软件Mimics 20.0进行鼻腔、鼻咽腔及咽隐窝三维重建,使用逆向工程软件Geomagic Studio 12.0对初步重建的三维模型进行光滑、创建曲面片、构造格栅、拟合曲面等优化处理,并单独分割出咽隐窝予物理测量,将完整的三维数值模型导入力学软件ANSYS 15.0进行网格剖分、有限元计算及数据分析。通过压强、速度、流动轨迹、壁面剪切力等参数分析正常咽隐窝结构气流场分布特征;为排除个体鼻腔差异,在1例正常人咽隐窝结构基础上模拟单侧咽隐窝占位1cm3、5cm3、10cm3三维模型,并在相同实验条件下进行数值模拟,将所得气流场分布参数与正常人对比;再比较模拟占位数值结果与真实鼻咽癌病人气流场分布规律。3.结果:(1)本实验11个正常咽隐窝三维结构参数测量:口径:4.34±1.48mm,内径:11.39±1.82mm,厚度:4.84±1.03mm,高度:21.30±2.35mm,其含气腔体积:825.71±319.78mm3即0.83±0.32ml,精确度为0.01。(2)在恒定通气量500ml/s稳态呼吸条件下,测得4例正常成年国人总鼻阻力范围是0.102~0.17Pa·s·ml-1,无论吸气或呼气,压强梯度、气流流速、壁面剪切力最大均位于鼻阈区;与鼻咽腔其他部位相比,咽隐窝局部压强较大,窝内呈与主气流流动方向相反的低流速涡流状态,平均流速为1.24m/s,咽隐窝底壁壁面剪切力相对较高,其次是鼻咽后壁,数值分别为0.58±0.2Pa、0.31±0.2Pa。(3)模拟单侧咽隐窝占位1cm3、5cm3、10cm3对比正常人咽隐窝气流场参数变化显示:当占位仅局限于咽隐窝内时,无论吸气和呼气,总鼻阻力值略小于正常人,患处气流流速、壁面剪切力较正常人增大,患处呈较快速层流,健侧咽隐窝则无明显变化;随着占位体积增大,总鼻阻力、患处气流流速、壁面剪切力均逐渐增大,同时患侧气流流速、壁面剪切力较健侧咽隐窝均增大。(4)原发单侧咽隐窝的鼻咽癌病人气流场结果显示:单侧咽隐窝变浅时,总鼻阻力为0.042Pa·s·ml-1,患侧肿瘤周围气流流速、壁面剪切力较健侧咽隐窝处高,患侧气流形态呈较高流速的层流,而健侧咽隐窝内仍是低流速涡流;随着肿瘤体积及受累范围的增大,健侧咽隐窝较前无明显变化,而患侧气流流速及壁面剪切力皆升高,总鼻阻力以呼气相增高显著。4.结论:(1)建立正常国人精细咽隐窝解剖结构的可视化三维重建模型,并获得了详细的咽隐窝结构物理形态参数,为咽隐窝的解剖学定量研究提供数据参考。(2)运用CFD研究咽隐窝气流场特征,从总鼻阻力、窝内压强、低流速涡流形式、壁面剪切力分布等分析,当有害颗粒物、细菌或EB病毒沉积、反复摩擦窝内上皮,而咽隐窝内无法得到有效的自洁及冲洗干预,长期的局部有害物质刺激可致组织损伤、恶性转化。从生物力学角度分析咽隐窝结构气流场特征与鼻咽癌发生具有一定的相关性,为鼻咽癌发病因素的研究另辟蹊径。(3)通过数值模拟单侧咽隐窝不同大小占位,与正常人咽隐窝气流场参数对比,量化分析局限于咽隐窝内的鼻咽癌早期病变,其隐蔽性和无鼻腔通气障碍之特点,是临床就诊率低的重要原因;随着肿物体积的增大,逐渐导致鼻咽腔气流场发生变化。(4)首次建立真实原发单侧咽隐窝累及范围不同的鼻咽癌病人鼻腔、鼻咽腔及咽隐窝的三维重建模型,并在相同实验条件下得出的气流分布规律与上述模拟结果相似,为临床鼻咽癌早期诊断及防治提供新的研究途径。