鼻腔结构异常及其矫正术后气流场改变的数值分析

鼻腔结构的改变将伴随鼻腔空气动力学特性改变,进而促使下鼻甲等发生自适应性变化。选取鼻中隔偏曲患者并行鼻中隔偏曲矫正术,部分行下鼻甲骨折外移术,将术前和术后患者行鼻腔CT扫描,根据CT数据对鼻腔气道进行表面三维重建,运用计算流体动力学方法分析术前和术后鼻腔气道的空气动力学特征。通过研究发现,鼻腔结构矫正手术不是以双侧鼻腔气道容积对称为目的,而是应将整个鼻腔结构看作一个整体,尽可能地保护鼻腔的"绿化带",最终达到重塑鼻腔结构之目的,使鼻腔的生理功能恢复正常。     

鼻腔加温功能特征及其与气流场关系的研究

为研究鼻腔加温功能特征及其与气流场之间的关系, 选用1例健康国人的鼻腔进行CT扫描. 据CT数据对鼻腔气道进行表面三维重建, 运用计算流体动力学方法分析通气量为12L/min时吸气相0.15s, 0.45s, 0.75s的鼻腔气流场与温度场. 结果显示吸气相0.15s, 0.45s, 0.75s鼻腔气流场主要表现为双侧气流量分布不对称, 其中气流主要流经左侧; 双侧均为总鼻道中、下部气流量较多, 嗅裂、中鼻道和下鼻道气流量少. 吸气相0.15s, 0.45s, 0.75s温度场均表现为温度自鼻腔前端至鼻咽部逐渐增高, 其中温度主要上升区域为鼻内孔-下鼻甲前端-中鼻甲前端对应气道, 且在吸气速度和流量增大后, 这一主要加温区域无明显向后延长征象; 双侧鼻腔及单侧鼻腔不同部位气道气流分布差别较大, 但双侧温度场基本对称, 单侧鼻腔不同气道部位温度差值亦较小, 幅度均小于1℃.     

鼻腔手术对OSAHS患者治疗效果的数值分析

对3名伴有鼻阻塞的OSAHS患者术前术后的上气道结构包含软腭组织进行三维重构,采用数值模拟的方法研究这3名患者手术前后,上气道气流分布以及软腭的运动情况,分析鼻腔手术对OSAHS患者的治疗效果.3名患者手术后鼻腔通气程度均得已改善.两名轻度OSAHS患者手术后上气道阻力减小,软腭位移均比术前减小,这些变化均有助于缓减呼吸时气流受限情况.而第3名重度患者手术后上气道阻力和软腭位移反而增加,这将会进一步加重气道的阻塞程度.鼻部手术对OSAHS患者的治疗效果取决于上游鼻腔通气程度的改善能否对下游咽腔产生有益的影响.数值模拟结果与PSG监测结果及其主诉情况相符,与现阶段临床有关的研究结论相一致,能够间接反映术后气道通气程度以及打鼾症状是否改善,为进一步解决临床的疑难问题提供了理论依据.     

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提出一种鼻用塞固器，在鼻中隔黏膜下切除术后，可将其放入鼻腔替代传统的填塞材料，能够保持 鼻腔通气同时起到固定鼻中隔和止血的作用. 通过有限单元法模拟塞固器和膨胀海绵在鼻腔中的工作情况，分析两者的模拟结果，比较鼻 中隔黏膜的压应力和第一主应力. 由模拟结果可知，与单一膨胀海绵作为填塞材料相比，用塞固器填塞鼻中隔黏膜受到的压应 力增加，同时第一主应力也增大，但是不会导致鼻腔黏膜的破裂. 鼻用塞固器可以在保证不破坏鼻腔黏膜的情况下适当增加对鼻腔黏膜的压力，有助于术后固 定止血并保持鼻腔通气，减少病人的痛苦.     

湍流状态下鼻腔的几何尺寸与鼻腔阻塞系数的关系

研究正常成年人的鼻腔气道几何尺寸和鼻腔通气程度的关系,对17个志愿者进行鼻阻力测试,并对测试数据进行函数拟合确定鼻腔的阻塞系数.对每个志愿者的鼻腔进行CT扫描,提取每一层CT图像的鼻腔结构的几何数据,如鼻腔气道截面积和截面周长等.对鼻腔阻塞系数和鼻腔结构几何数据进行分析对比,建立气道几何数据与阻塞系数的关系,并确定其中的待定系数.结果表明,可以通过鼻腔气道的截面积、气道长度、湿周长等几何尺寸大致确定鼻腔的通气程度.     

耳鼻咽喉器官生物力学模型研究进展

耳鼻咽喉都是直接接触外界环境的器官,其功能的实现和疾病与外界环境紧密相关.研究该部位器官的生物力学模型,对探索其在一定外界环境刺激下,功能实现的机理以及相关疾病的预测和治疗有重要的意义.本文对耳鼻咽喉器官生物力学模型的研究进展和临床医疗应用进行了介绍,并对以后的工作进行了展望.     

基于轮廓法测量钛合金激光熔覆中的残余应力

由于激光熔覆过程中有温度变化快、局部温度梯度大和伴随固液相快速转化等特性，在熔池和热影响区会产生很大的残余应力和变形，不利于金属增材制造和局部修复的精确可控。本文对Ti-6Al-4V(TC4)合金开展激光熔覆实验，采用轮廓法测量了激光熔覆所产生的残余应力；通过三维热力耦合有限元模型计算了温度场和残余应力场，仿真计算结果与轮廓法测量的残余应力趋势一致。结果表明，残余应力在熔覆位置有最大拉伸应力，随着远离焊缝急剧变成压缩应力并逐渐减小。上述工作有利于研究熔覆过程中的温度分布规律及残余应力的生成机制，可为熔覆过程的工艺控制提供参考。