鼻腔作為呼吸系統(tǒng)的門(mén)戶(hù)性器官,能夠?qū)M(jìn)入鼻腔的氣流進(jìn)行充分地加溫、加濕、過(guò)濾、免疫等,其中呼吸和加溫功能屬于最為重要的兩項(xiàng)生物功能。鼻腔氣道結(jié)構(gòu)正常與否決定了其是否能夠維持正常生理功能。作為目前鼻科臨床主流手術(shù)技術(shù),功能性鼻內(nèi)鏡技術(shù)的核心理念是針對(duì)病態(tài)氣道結(jié)構(gòu)進(jìn)行手術(shù)矯正,恢復(fù)鼻腔的正常通氣和引流功能狀態(tài),為鼻腔“自愈”創(chuàng)造條件�，F(xiàn)代精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)在鼻科學(xué)基礎(chǔ)和臨床研究領(lǐng)域提出了更高的要求和挑戰(zhàn),需要對(duì)鼻腔氣道結(jié)構(gòu)-功能-疾病之間的關(guān)系進(jìn)一步深入研究。既往的實(shí)驗(yàn)研究和動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足現(xiàn)代鼻科學(xué)的基礎(chǔ)和臨床研究需要。生物數(shù)值模擬研究作為一種新的研究方法,與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,不僅能夠彌補(bǔ)上述不足,還能夠?yàn)楸乔唤Y(jié)構(gòu)、功能和疾病之間的客觀量化研究提供支持,能夠?yàn)楸强茖W(xué)的發(fā)展提供動(dòng)力。香山科學(xué)會(huì)議第174次學(xué)術(shù)討論會(huì)簡(jiǎn)報(bào)所指出:“目前,人類(lèi)對(duì)自身的了解和認(rèn)識(shí)還很不夠,對(duì)疾病病因的研究,對(duì)疾病診斷和治療方法的研究、以及人體與環(huán)境復(fù)雜的交互關(guān)系的研究等,由于缺少精確量化的計(jì)算模型而受到限制”。鼻腔生物數(shù)值模擬研究由于缺少鼻腔生物功能模型和計(jì)算模型而受到限制,影響了現(xiàn)代鼻科學(xué)對(duì)鼻腔結(jié)構(gòu)-功能-疾病三者之間辯證關(guān)系(即鼻腔器官結(jié)構(gòu)與功能自適應(yīng))的深入研究,且難以滿(mǎn)足當(dāng)前臨床個(gè)性化鼻腔治療方案制訂和術(shù)后評(píng)估的需求。本文選擇呼吸和加溫兩項(xiàng)最為重要的功能進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,進(jìn)一步選擇鼻中隔偏曲和鼻中隔穿孔兩種常見(jiàn)疾病進(jìn)行數(shù)值模擬,研究鼻腔氣道結(jié)構(gòu)異常導(dǎo)致鼻腔呼吸功能減退的發(fā)病機(jī)理;與臨床測(cè)試相結(jié)合,對(duì)鼻周期是否影響雙側(cè)鼻腔加溫功能這一困惑進(jìn)行了研究;鼻腔氣道結(jié)構(gòu)具有“自適應(yīng)性改變”特性,與鼻腔疾病發(fā)病機(jī)制顯著相關(guān),但其發(fā)生機(jī)理至今不清,本文通過(guò)多層次研究,揭示了鼻腔內(nèi)物理環(huán)境變化導(dǎo)致氣道結(jié)構(gòu)重塑及發(fā)病的機(jī)理。論文工作分為以下五個(gè)部分:1.健康國(guó)人鼻腔呼吸功能的數(shù)值模擬研究:通過(guò)CT獲取較大樣本健康國(guó)人鼻腔氣道氣道二維解剖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),建立能夠反應(yīng)鼻腔氣道結(jié)構(gòu)特征的生物數(shù)值模型,數(shù)值模擬生理狀態(tài)下鼻腔氣流場(chǎng)的特征并予以總結(jié),為評(píng)估鼻腔通氣功能和手術(shù)療效提供量化參考。2.鼻中隔穿孔對(duì)鼻腔氣流場(chǎng)影響的數(shù)值模擬研究:鼻中隔穿孔為典型鼻腔氣道結(jié)構(gòu)異常疾病,臨床表現(xiàn)多樣且發(fā)生機(jī)理不明。基于臨床資料,利用所建鼻腔生物數(shù)值模型,模擬建立不同部位、不同直徑大小的鼻中隔穿孔,評(píng)估穿孔對(duì)鼻腔呼吸功能的影響,發(fā)現(xiàn)局部氣流形式紊亂且雙側(cè)鼻腔存在“氣流分流”現(xiàn)象為其主要特征,從生物力學(xué)角度解釋了鼻中隔穿孔患者臨床表現(xiàn)的發(fā)病機(jī)理。3.健康國(guó)人鼻腔加溫功能的數(shù)值模擬研究:數(shù)值模擬不同通氣量條件下鼻腔內(nèi)氣流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布特征,研究鼻腔加溫功能特征并對(duì)比通氣量對(duì)其產(chǎn)生的影響,發(fā)現(xiàn)在正常生理狀態(tài)下,鼻內(nèi)孔-下鼻甲前端-中鼻甲前端對(duì)應(yīng)部分氣道是鼻腔對(duì)氣流加溫的主要功能區(qū)域,也表明鼻瓣區(qū)在鼻腔加溫功能中的重要作用,提示針對(duì)該部位的手術(shù)應(yīng)該做到微創(chuàng)且個(gè)性化,以恢復(fù)并保護(hù)鼻腔生理功能。4.鼻周期對(duì)鼻腔氣道加溫功能影響的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬鼻周期為鼻腔重要生理功能,粘膜下血管的周期性收縮和擴(kuò)張為其基本特性,雙側(cè)鼻腔氣道容積、氣道阻力和通氣量也因此而發(fā)生周期性、交替性變化。鼻腔加溫功能是否因鼻周期而發(fā)生變化?至今是鼻科學(xué)的一個(gè)困擾。本文進(jìn)行了鼻聲反射和溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn),結(jié)合數(shù)值模擬研究鼻腔氣流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布特征,發(fā)現(xiàn)雙側(cè)鼻腔加溫功能不因氣道容積變化而發(fā)生改變。表明鼻周期并不影響雙側(cè)鼻腔氣道的加溫功能。5.鼻中隔偏曲患者氣道結(jié)構(gòu)自適應(yīng)性改變的發(fā)病機(jī)理研究:鼻腔氣道結(jié)構(gòu)異變會(huì)導(dǎo)致氣道發(fā)生繼發(fā)性“自適應(yīng)”性重塑,鼻中隔偏曲為該類(lèi)疾病的典型代表。這一特點(diǎn)也與諸多鼻腔疾病發(fā)病機(jī)制相關(guān),但其發(fā)生機(jī)理至今不明。數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)鼻中隔偏曲導(dǎo)致呼吸功能減退主要表現(xiàn)為雙側(cè)鼻腔氣流場(chǎng)差別明顯,氣流溫度場(chǎng)分布差別不明顯;組織學(xué)研究發(fā)現(xiàn)雙側(cè)鼻腔下鼻甲粘膜細(xì)胞、細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的數(shù)量和功能狀態(tài)均發(fā)生了差異性變化;分子免疫學(xué)研究發(fā)現(xiàn)VIP和SP兩種神經(jīng)肽在雙側(cè)下鼻甲內(nèi)表達(dá)增多且存在差異性分布特點(diǎn)。表明鼻中隔偏曲患者通氣功能減退通過(guò)神經(jīng)源炎介導(dǎo)氣道粘膜發(fā)生宏、微觀變化,即自適應(yīng)性改變,揭示了鼻腔內(nèi)物理環(huán)境變化導(dǎo)致氣道結(jié)構(gòu)重塑的發(fā)病機(jī)理,為鼻科精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究提供了新的思路。本課題源于臨床實(shí)踐,研究結(jié)果能夠?qū)Ρ强萍膊“l(fā)病機(jī)理、臨床診治方案的制訂以及術(shù)后療效的評(píng)估提供量化指導(dǎo)。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：R765
【部分圖文】：

外鼻（ｅｘｔｅｒｎａｌｎｏｓｅ）位于顏面部中央，呈基底向下，尖部向上的三棱錐體型結(jié)構(gòu)，??自上而下分為鼻根、鼻背和鼻尖。三棱錐體的底被大翼軟骨內(nèi)側(cè)腳構(gòu)成的鼻小柱分為左、??右前鼻孔，氣流通過(guò)前鼻孔進(jìn)入鼻腔（圖２．１）。??鼻梁???皇?Ｚｆ、??異大????前鼻孔???Ｉ??圖２．１外鼻解剖??Ｆｉｇ．２．１?Ａｎａｔｏｍｙ?ｏｆ?ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｎｏｓｅ??鼻腔（ｎａｓａｌ?ｃａｖｉｔｙ）前起于前鼻孔，經(jīng)過(guò)鼻內(nèi)孔進(jìn)入固有鼻腔，向后與鼻咽部相通，??結(jié)構(gòu)狹窄且不規(guī)則。與鼻小柱向后延續(xù)的鼻中隔將鼻腔分為左、右兩側(cè)。??－１２－??

中鼻甲、上鼻甲，三者大小依次縮小三分之一，即下鼻甲最大，中鼻甲次之，上鼻甲最??小。另外，三者前端的位置依次向后縮減三分之一，即下鼻甲前端最接近于鼻內(nèi)孔，中??鼻甲次之。三個(gè)鼻甲外側(cè)和下方的狹窄空間均稱(chēng)作鼻道（圖２．２），另外三者與鼻中隔??之間的氣道稱(chēng)作總鼻道，是鼻腔呼吸功能的主要區(qū)域。??三個(gè)鼻甲增加了鼻腔氣道粘膜的面積，生理和病理意義顯著，在此分別予以簡(jiǎn)介：??（１）下鼻甲和下鼻道：??下鼻甲為一獨(dú)立骨片樣結(jié)構(gòu)，向外上附著于鼻腔外側(cè)壁，向內(nèi)下突入鼻腔氣道下部。??下鼻甲后端ｌ．〇－１．５ｃｍ處毗鄰咽鼓管咽口，當(dāng)下鼻甲發(fā)生病變時(shí)可能導(dǎo)致咽鼓管功能障??礙，從而影響中耳傳聲甚至內(nèi)耳感音功能。??下鼻甲骨表面覆較厚粘膜層，而且粘膜層下血流供應(yīng)豐富，毛細(xì)血管和小靜脈間形??成海綿狀血竇，通過(guò)調(diào)節(jié)容量血管和阻力血管的開(kāi)放和關(guān)閉狀態(tài)，下鼻甲容積和血流供??應(yīng)能力均發(fā)生相應(yīng)變化

２．２鼻腔氣道二維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的獲取和三維重建??對(duì)一例健康志愿者（男，３３歲）進(jìn)行多層螺旋ＣＴ?（ＳＩＭＥＮＳＳｏｍａｔｏｍＥｍｏｔｉｏｎｌ６）??冠狀位掃描（圖２．３），掃描范圍自鼻尖到鼻咽后壁，層厚和層間距均為３ｍｍ，窗寬２０００，??窗位４００，利用ＣＴ?huà)呙鑳x的ｅｆｉｌｍ軟件ＤＩＣＯＭ格式的影像學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為ＢＭＰ格式。??ｉ?＇?－??圖２．３螺旋ＣＴ??Ｆｉｇ．２．３?Ｓｐｉｒａｌ?ＣＴ??應(yīng)用Ｍａｔｌａｂ軟件將ＢＭＰ格式的圖像數(shù)字化，用自編譯的程序識(shí)別氣道粘膜和空氣??交界，導(dǎo)入有限元分析軟件Ａｎｓｙｓ中，應(yīng)用其前處理功能，由鼻科醫(yī)師選取每一個(gè)冠狀??層面能夠準(zhǔn)確反映鼻腔氣道結(jié)構(gòu)特征的關(guān)鍵點(diǎn)，進(jìn)而連成線(xiàn)并建立面、體，選用四面體??單元進(jìn)行有限元剖分，完成對(duì)氣流通道的數(shù)字化重建，建立三維生物數(shù)值模型，重建過(guò)??程如圖２．４，由于鼻腔氣道粘膜本身的特點(diǎn)適合運(yùn)用表面三維重建方法。每一個(gè)冠狀層??面根據(jù)圖像灰度差異確定氣道邊界，描繪出的腔體邊界與實(shí)際相符［８７，８８］。??－１６－??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 廖大紅;許勝;張飛;田瀅;劉穎華;段傳新;;CT影像對(duì)1~2歲幼兒鼻竇解剖學(xué)研究[J];臨床耳鼻咽喉頭頸外科雜志;2015年23期

2 王彤;周兵;張羅;李云川;李立鋒;武駿;胡長(zhǎng)龍;臧洪瑞;韓德民;;慢性鼻-鼻竇炎患者鼻內(nèi)鏡手術(shù)前后鼻腔鼻竇流場(chǎng)特征變化[J];中國(guó)耳鼻咽喉頭頸外科;2015年11期

3 臧洪瑞;李立鋒;張羅;周兵;李云川;崔順九;黃謙;王彤;韓德民;;鼻腔擴(kuò)容術(shù)對(duì)上氣道流場(chǎng)特征的影響[J];中國(guó)耳鼻咽喉頭頸外科;2015年11期

4 韓德民;臧洪瑞;;計(jì)算流體力學(xué)在鼻腔鼻竇氣流研究中的應(yīng)用[J];中國(guó)耳鼻咽喉頭頸外科;2015年11期

5 蘇英鋒;劉迎曦;孫秀珍;于申;王吉喆;;健康國(guó)人鼻腔氣流場(chǎng)數(shù)值模擬研究[J];中國(guó)耳鼻咽喉頭頸外科;2015年11期

6 武愛(ài)文;季加孚;;實(shí)施精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J];中華臨床實(shí)驗(yàn)室管理電子雜志;2015年03期

7 王露;蘇英峰;郭燕;王吉喆;劉迎曦;孫秀珍;;鼻腔-鼻竇間一氧化氮擴(kuò)散狀況的數(shù)值模擬研究[J];大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào);2015年04期

8 唐媛媛;蘇英鋒;關(guān)慶捷;劉迎曦;孫秀珍;;鼻腔結(jié)構(gòu)異常者有限元數(shù)值模型建立及氣流場(chǎng)特征分析[J];中國(guó)醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào);2015年03期

9 蘇英鋒;孫秀珍;;耳鼻咽喉器官結(jié)構(gòu)與功能數(shù)值模擬的研究與臨床應(yīng)用[J];大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào);2015年01期

10 胡愈強(qiáng);張佼佼;翟立杰;;鼻中隔偏曲矯正術(shù)的主客觀評(píng)估及相關(guān)性分析[J];中國(guó)耳鼻咽喉頭頸外科;2014年08期

本文編號(hào)：2868688