鼻腔計算機三維重建及流體力學分析.pdf

1、目的：本研究通過建立單個完整的鼻腔計算機流體力學（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，在驗證實驗準確性的基礎上觀察肥大的下鼻甲對鼻腔流體力學的影響。最后進行計算機模擬下鼻甲切除術，比較分析術后鼻腔流場的改變，對臨床術式的選擇提供一定的指導意義。
　　 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。運用流體分析軟件Fluent 6.3.2模擬計算鼻腔內(nèi)部流場，通過鼻聲反射及鼻阻力計驗證實驗的準確性。在此基礎上模擬兩種單側(cè)下鼻甲切除術來對原始模型上的肥大側(cè)下鼻甲進行修正得到術后模型一、二。再運用Fluent 6.3.26計算雙鼻總流量為200ml/s時的全流場數(shù)據(jù)，比較分析術前肥大下鼻甲對鼻腔氣流的影響及完成兩種不同術式的術后鼻腔流場。
　　 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模型計算模擬各流量下鼻腔壓降變化與鼻阻力計測量得到的壓力-流量分布曲線變化趨勢一致。當雙鼻總流量為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。得到術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。模型二術側(cè)鼻腔呼吸時在鼻瓣區(qū)及下鼻甲周圍形成的