鼻腔計(jì)算機(jī)三維重建及流體力學(xué)分析.pdf

1、目的：本研究通過建立單個完整的鼻腔計(jì)算機(jī)流體力學(xué)（computational fluid dynamics，CFD）模型來模擬平靜呼吸下鼻腔的形態(tài)以及內(nèi)部流動，在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上觀察肥大的下鼻甲對鼻腔流體力學(xué)的影響。最后進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬下鼻甲切除術(shù)，比較分析術(shù)后鼻腔流場的改變，對臨床術(shù)式的選擇提供一定的指導(dǎo)意義。
　　 方法：對志愿者鼻腔行CT掃描，通過三維重建軟件Amira4.0及網(wǎng)格劃分軟件Gambit 2.3.16建立

2、原始的鼻腔CFD模型。運(yùn)用流體分析軟件Fluent 6.3.2模擬計(jì)算鼻腔內(nèi)部流場，通過鼻聲反射及鼻阻力計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上模擬兩種單側(cè)下鼻甲切除術(shù)來對原始模型上的肥大側(cè)下鼻甲進(jìn)行修正得到術(shù)后模型一、二。再運(yùn)用Fluent 6.3.26計(jì)算雙鼻總流量為200ml/s時的全流場數(shù)據(jù)，比較分析術(shù)前肥大下鼻甲對鼻腔氣流的影響及完成兩種不同術(shù)式的術(shù)后鼻腔流場。
　　 結(jié)果：CFD模型鼻腔冠狀位面積與鼻聲反射數(shù)據(jù)在距前鼻孔30m

3、m內(nèi)擬合度高。CFD模型計(jì)算模擬各流量下鼻腔壓降變化與鼻阻力計(jì)測量得到的壓力-流量分布曲線變化趨勢一致。當(dāng)雙鼻總流量為200ml/s時原始CFD模型平靜呼吸時下鼻甲肥大側(cè)鼻腔壓降主要產(chǎn)生于下鼻甲區(qū)域，占單側(cè)鼻腔總壓降的2/3；此側(cè)鼻腔呼氣及吸氣時的流量均約為50ml，相當(dāng)于對側(cè)正常鼻腔流量的1/3；吸氣相時下鼻甲肥大側(cè)鼻腔氣流的平均流速在鼻瓣區(qū)為0.57m/s，小于對側(cè)的1.83m/s；下鼻甲肥大側(cè)鼻腔氣流的渦流形成少于對側(cè)。通過三維重

4、建軟件完成兩種方式的模擬手術(shù)。得到術(shù)后模型一的下鼻甲區(qū)域較原始模型面積平均增大0.36cm2，模型二下鼻甲區(qū)域較原始模型增大0.89cm2。在雙鼻總通氣量為200ml/s的恒定值下，呼吸時模型一與原始模型術(shù)側(cè)鼻腔的總壓降幾乎一致，約為8Pa，明顯大于模型二的3Pa左右。模型一術(shù)側(cè)鼻腔流量約為60ml/s,略大于原始模型的50ml/s，小于模型二的110ml/s。模型二在鼻瓣區(qū)流速有明顯提升。模型二術(shù)側(cè)鼻腔呼吸時在鼻瓣區(qū)及下鼻甲周圍形成的