基于流固耦合理論的男性下尿路生物力學(xué)研究.pdf

1、男性膀胱下尿路梗阻發(fā)病率極高，任何年齡均可發(fā)生。下尿路梗阻早期的客觀表現(xiàn)為尿動(dòng)力學(xué)改變，故尿動(dòng)力學(xué)檢查可較早發(fā)現(xiàn)下尿路梗阻，但現(xiàn)有尿動(dòng)力學(xué)檢查手段對(duì)尿路正常生理活動(dòng)存在干擾，并影響受檢查者的精神和心理。針對(duì)上述問題，本文基于流固耦合理論對(duì)男性下尿路開展生物力學(xué)研究，為應(yīng)用尿路流體仿真進(jìn)行無創(chuàng)性尿動(dòng)力學(xué)檢測(cè)提供理論支撐，也為下尿路梗阻的診斷、治療提供理論基礎(chǔ)。
　　本文首先應(yīng)用火棉膠薄型化連續(xù)斷層切片技術(shù)，闡明膀胱出口及尿道復(fù)雜結(jié)構(gòu)

2、，建立高度仿真的無梗阻、輕度梗阻、中度梗阻、重度梗阻四種下尿路幾何模型（包括膀胱、前列腺、尿道膜部括約肌、尿道、尿液流場(chǎng)模型）。隨后進(jìn)行了兩類、四組共23次仿真計(jì)算:在正常排尿過程逼尿肌壓力范圍內(nèi)取5個(gè)壓力值30、40、50、60、70cmH2O，分別對(duì)這5種逼尿肌壓力下正常排尿過程進(jìn)行流固耦合計(jì)算;在前列腺尿道梗阻排尿過程逼尿肌壓力范圍內(nèi)取6個(gè)壓力值50、70、90、110、130、150cmH2O，分別對(duì)這6種逼尿肌壓力下三種不同程

3、度前列腺尿道梗阻排尿過程進(jìn)行流固耦合計(jì)算。經(jīng)過數(shù)值模擬得到尿流率、排尿時(shí)壓力-尿流率曲線、尿道壓力分布等尿動(dòng)力學(xué)參數(shù)及下尿路各器官的應(yīng)力、變形情況。
　　對(duì)正常排尿過程固體域Von Mises應(yīng)力、位移進(jìn)行分析，結(jié)果表明膀胱頸、尿道膜部區(qū)域容易發(fā)生病變;正常排尿過程流體域分析結(jié)果表明流體域的總壓、速度、渦量、壁面切應(yīng)力隨著入口壓力升高，整體上逐漸變大，尿道后壁面承受的壁面切應(yīng)力較大，較前壁面容易發(fā)生損傷。對(duì)前列腺尿道梗阻排尿過程固

4、體域Von Mises應(yīng)力、位移進(jìn)行分析，結(jié)果表明梗阻情況較無梗阻情況膀胱頸區(qū)域更容易發(fā)生病變，且梗阻程度越嚴(yán)重，膀胱頸區(qū)域發(fā)生病變可能性越大;前列腺尿道梗阻排尿過程流體域分析結(jié)果表明梗阻情況下前列腺區(qū)域，特別是前列腺區(qū)域末端接近尿道膜部的位置容易發(fā)生病變，且梗阻越嚴(yán)重，前列腺區(qū)域末端接近尿道膜部位置越容易發(fā)生病變，整個(gè)尿道后壁面更容易發(fā)生病變，流體域各個(gè)部位的速度、渦量分布與梗阻程度不存在明顯的聯(lián)系。
　　根據(jù)仿真結(jié)果繪制的壓力