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阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(ObstructiveSleepApneaSyndrome,OSAS)是一种以睡眠时反复出现咽部塌陷、口鼻腔气流停止及再通为主要特征的常见的病理状态,属于睡眠中呼吸调节紊乱性疾病。夜间反复出现的低通气及呼吸暂停导致患者出现低氧血症及高碳酸血症,甚至出现pH失代偿引发酸中毒;为了恢复咽部的开放使气流再通,患者在夜间睡眠时会发生反复的觉醒,而这一情况又导致了交感神经系统的兴奋以及睡眠的片断化。而这些事件由于进一步引起了血液动力学的变化而最终导致了系统性高血压及随之而来的心肌梗塞、脑血管事件以及充血性心力衰竭等严重的并发症。另外,睡眠片断化亦可导致神经认知功能的降低,降低生活质量,增加机动交通工具事故及职业性意外事件发生的危险性。
本研究的主要目的,是利用目前较先进的CT扫描设备,建立一个更接近真实解剖结构的人体上气道三维有限元模型,并且利用一些实际临床测量数据,分析解剖结构和生理过程之间的关系,希望对临床OSAS的诊断和治疗提供理论上的支持。
研究方法
选取健康成年志愿者一名,CT断层图像采样,范围前颅底水平至气管约第2、3软骨下端。将所得到的DICOM数据经MIMICS10.0前处理,在ANSYS10.0中建立由硬腭水平至气管约第2、3软骨下端包括上气道、部分上下颌骨、舌骨在内的三维有限元模型。由文献中所得正常睡眠阶段上气道内压力及OSAs事件发作期上气道内压力曲线对模型上气道表面施加动态载荷,进行瞬态分析。
结论
1.上气道本身的解剂结构及生理功能特性决定了OSAS只发生在上气道,而下气道由气管开始由于有软骨坏的保护作用不易发生塌陷。
2.健康成人在正常的睡眠期气道内压力作用下,上气道壁在一个呼吸周期所发.生的横径及矢状径方向上的位移非常微小,因此不会发生塌陷。
3.0SAS事件发作期,最易发生的部位是软腭后区,其次是舌后区和会厌后区,这一结论与临床观察所得基本相符。
4.正常的上气道解剖结构在异常的压力作用下仍然可能发生狭窄和塌陷,这说明了解剖结构异常并非OSAS发病的必要条件。
5.0SAS事件发作期的呼吸过程中,软腭后区、舌后区、会厌后区等各个平面的前后径变化均大于左右径的变化,这一结果与临床观察所得基本相符,同时也说明了部分OSAS患者发生上气道横截面形态改变,长轴由正常的左右径变为前后径后,更易发生完全的阻塞的原因。