本文關(guān)鍵詞：基于流固耦合方法分析OSAHS患者咽腔氣流動(dòng)力學(xué)變化和軟腭的運(yùn)動(dòng)特征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(Obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome,OSAHS)由于具有較高的發(fā)病率以及相關(guān)嚴(yán)重的并發(fā)癥,影響著人們的生活質(zhì)量,現(xiàn)已成為醫(yī)學(xué)界高度關(guān)注的疾病。目前,學(xué)者們普遍認(rèn)為OSAHS是由上氣道的解剖結(jié)構(gòu)狹窄或是上氣道擴(kuò)張肌的活力異常所引起,涉及多個(gè)醫(yī)學(xué)學(xué)科。而最近20年來,口腔矯治器(Oral appliance,OA)治療OSAHS被醫(yī)學(xué)界稱為口腔正畸學(xué)的一次革命�？谇怀C治器因經(jīng)濟(jì)適用,而且能取得與持續(xù)氣道正壓通氣(Continuous positive airway pressure,CPAP)同樣的治療效果,依從性也較CPAP好而大量運(yùn)用于臨床OSAHS的治療。但由于患者間存在著個(gè)體差異及其上氣道形態(tài)結(jié)構(gòu)異常的多樣性,并不是所有患者對(duì)OA治療都有滿意的效果,且治療機(jī)制還并不是很清楚。因此,通過建立OSAHS患者上氣道生物力學(xué)模型可以幫助我們很好地理解上氣道的塌陷機(jī)制和患者對(duì)OA治療效果的評(píng)估。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過三維重建軟件重建OSAHS患者戴用OA前后咽腔的三維有限元生物力學(xué)模型,利用流固耦合(Fluid structure interaction,FSI)方法數(shù)值分析咽腔氣流動(dòng)力學(xué)變化和軟腭的運(yùn)動(dòng)特征,用于探討OSAHS發(fā)生機(jī)制及OA治療后的臨床效果評(píng)估。通過對(duì)比FSI和計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)兩種方法對(duì)咽腔氣流動(dòng)力學(xué)研究,以期找到更合適的方法用于研究上氣道生物力學(xué)特征。試驗(yàn)方法:應(yīng)用多導(dǎo)睡眠呼吸監(jiān)測(cè)(Polysomnograph,PSG)對(duì)一名成人中度OSAHS患者未戴OA時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和戴后3個(gè)月進(jìn)行復(fù)查,并對(duì)該名患者未戴OA時(shí)和戴OA 3個(gè)月后的上氣道及周圍組織進(jìn)行MRI掃描。將以DICOM格式存儲(chǔ)的掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維重建軟件:Mimics 17.0,NX 8.5,Geomagic Studio12.0對(duì)上氣道及軟腭進(jìn)行三維重建,應(yīng)用ANSYS Workbench 13.0軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分,賦予各部分材料屬性,最終建立咽腔和軟腭的流固耦合有限元模型。將所得的模型導(dǎo)入CFX-ANSYS軟件中進(jìn)行FSI數(shù)值計(jì)算。最后,FSI計(jì)算的結(jié)果與CFD得到的結(jié)果進(jìn)行比較分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:成功建立了中度OSAHS患者較完整的上氣道和軟腭的FSI有限元模型�；颊叽鱋A后,睡眠呼吸暫停低通氣指數(shù)(Apnea hypopnea index,AHI)從25.1次/h降低到1.8次/h,咽腔容積擴(kuò)大了4933mm3,腭咽最狹窄處橫截面積擴(kuò)大了10mm2,左右側(cè)壁增大了8.7mm。流固耦合數(shù)值計(jì)算結(jié)果,在最大吸氣時(shí)刻,腭咽處的氣流速度由9.677m/s降低到7.020m/s,最大負(fù)壓由-64.18Pa降低到-37.88Pa,氣道壁的最大形變量由0.629mm減小到0.244mm,軟腭的整體位移由0.883mm減小到0.519mm。在最大呼氣時(shí)刻,腭咽處的氣流速度由10.44m/s降低到7.441m/s,最大負(fù)壓由-36.25Pa降低到-23.79Pa,氣道壁的最大形變量由0.648mm減小到0.310mm,軟腭的整體位移由0.944mm減小到0.594mm。CFD數(shù)值計(jì)算結(jié)果:在最大吸氣時(shí)刻,腭咽處的氣流速度由9.138 m/s降低到6.754m/s,最大負(fù)壓由-60.78Pa降低到-35.20Pa;在最大呼氣時(shí)刻,腭咽處的氣流速度由9.571m/s降低到7.054m/s,最大負(fù)壓由-31.50Pa降低到-19.94Pa。對(duì)比CFD方法研究結(jié)果,FSI方法考慮到了氣道壁的形變和軟腭運(yùn)動(dòng)對(duì)氣流的影響,所以無論是吸氣還是呼氣峰值時(shí),在腭咽氣道處FSI數(shù)值計(jì)算結(jié)果有更大的氣流速度和負(fù)壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)論:OSAHS患者在吸氣時(shí)腭咽氣道出現(xiàn)較大的負(fù)壓,壓強(qiáng)降較大,以及呼氣時(shí)軟腭向咽腔后壁的運(yùn)動(dòng)可能是引起咽腔塌陷的重要機(jī)制。OSAHS患者戴OA后,有效的擴(kuò)大了狹窄區(qū)域的橫截面積以及咽腔的容積;在最大吸氣和最大呼氣時(shí)刻,腭咽氣道的負(fù)壓和軟腭的運(yùn)動(dòng)均降低,使咽腔不易出現(xiàn)塌陷,從而減輕了患者的打鼾和呼吸暫停癥狀。通過FSI和CFD兩種方法的對(duì)比研究,FSI方法克服了CFD將氣道壁假設(shè)為剛性壁面的不足,更適合于研究上氣道病理生理?xiàng)l件下的生物力學(xué)特征;同時(shí)建立的FSI模型還可用于預(yù)測(cè)OSAHS患者的上氣道阻塞平面位置,針對(duì)氣道阻塞平面選擇合理的治療方案,從而為OSAHS患者個(gè)性化治療提供較可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征 上氣道 軟腭 生物力學(xué)流固耦合 計(jì)算機(jī)流體力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R766
【目錄】：

• 縮略語表4-5
• 中文摘要5-8
• 英文摘要8-11
• 前言11-13
• 文獻(xiàn)回顧13-24
• 第一部分OSAHS患者上氣道和軟腭的流固耦合有限元模型的建立24-32
• 1 材料與方法25-28
• 2 結(jié)果28-29
• 3 討論29-32
• 第二部分 兩種數(shù)值方法比較分析OSAHS患者戴用.腔矯治器前后對(duì)咽腔流場(chǎng)的影響32-47
• 1 材料與方法32-37
• 2 結(jié)果37-43
• 3 討論43-47
• 小結(jié)47-49
• 參考文獻(xiàn)49-57
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷和研究成果57-58
• 致謝58

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王伊寧;李森愷;葉京英;;應(yīng)用肉毒桿菌毒素建立阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征動(dòng)物模型的研究[J];中國耳鼻咽喉頭頸外科;2010年09期

  本文關(guān)鍵詞：基于流固耦合方法分析OSAHS患者咽腔氣流動(dòng)力學(xué)變化和軟腭的運(yùn)動(dòng)特征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：416749