基于流固耦合的上尿路输尿管尿动力学研究

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上尿路输尿管是泌尿系统的组成部分,其功能是将尿液输送到下尿路从而排出体外。泌尿系统疾病会导致尿液流动异常影响人体健康,特别是尿路狭窄和梗阻最为常见。病变的尿路干扰尿液的正常流动,使动力学特性发生较大的影响,并且使尿路组织发生病变化,严重情况下危及生命健康。目前治疗尿路疾病的手段大多为侵入性的手段,无创性的尿路动力学检测和治疗很少,所以无创性的检测和治疗技术成为现在临床泌尿学科需求的新方向。本文以泌尿医学为研究背景,构建正常、轻度狭窄、中度狭窄、重度狭窄和结石直径尺寸分别为4、5、6mm的梗阻上尿路输尿管模型,运用机械动力学中的研究思维、理论、技术与尿路的流场相结合,基于流固耦合的理论基础来研究尿路尿流的动力学特性,并与机械上的刚性化管路进行对比分析,探究不同狭窄和梗阻程度的模型的动力学特性变化情况。本文对上尿路不同模型分别在不同的灌注流速下进行仿真探讨,结果表明重度狭窄和结石尺寸大于6mm的尿路模型的尿路入口压力、Von Mises应力、切应力等动力学特性变化明显,所受影响较大,容易发生破坏和病变。在多学科多领域交叉融合的理念下,此课题将泌尿医学与机械流体结合起来分析研究,有助于更好的了解尿路在实际情况下的尿流动力学特征以及尿路的受力变化,为解决泌尿医学问题提供了一种思想和方法,希望为临床诊断和治疗提供参考,为无创性尿动力学检测技术的研究和发展提供理论基础。
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