鼻中隔偏曲鼻腔流场数值模拟

【摘要】： 鼻中隔偏曲是一种常见的鼻中隔形态变异性疾病,鼻腔结构形态异常和鼻腔结构与功能自适应引起两侧鼻腔结构改变,进而影响鼻腔正常的生理功能。由于鼻腔结构复杂、不同病人的鼻腔又具有各异性,很难定量检测出鼻腔内部不同部位的气体分布和压力分布状况,限制了相关疾病的深入研究。因此有必要从生物力学角度,研究鼻中隔偏曲鼻腔气体流动问题。 根据鼻腔详细的解剖学资料以及鼻中隔偏曲鼻腔CT图像,采用表面重建方法对鼻中隔偏曲鼻腔进行三维重建,用有限元法对鼻腔气流流场进行数值模拟和分析。可以得到不同时刻、鼻中隔C形偏曲患者鼻腔内各个位置气流分布和压强分布,并将结果与正常鼻腔进行比较。 患者鼻腔双侧高速气流分布在不同的区域,气流流率分布由于鼻腔结构自适应程度不同可分为两种情况:偏曲对侧鼻甲代偿性增生不明显的鼻腔,气流主要流经偏曲对侧总鼻道中部;偏曲对侧鼻甲代偿性增生明显的鼻腔,气流主要流经偏曲同侧的总鼻道下部。患者鼻腔两侧鼻阻力有明显差异。部分患者鼻腔压强分布发生变化,压强变化显著区域不再位于鼻阈处,后移至鼻阈后的中鼻甲前端位置即患者鼻腔的限流节段位置发生改变。 通过对鼻中隔偏曲鼻腔数值模拟结果与正常鼻腔对比,可以量化显示由于鼻中隔C形偏曲和鼻腔结构自适应改变对鼻腔气流流场分布的影响,对相关疾病的诊断、发病机理的深入探讨具有参考价值。 本研究工作是国家自然科学基金项目(人体鼻腔结构与功能自适应生物力学模型的研究,10472025;OSA人上气道阻塞平面识别的生物力学模型研究,10672036)的一部分。