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《全国睡眠呼吸障碍学术会议论文集》2007年
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阻塞性睡眠呼吸暂停患者的上气道计算流体动力学初步研究

陈广  卢晓峰  朱敏  何建德  
【摘要】:本研究旨在对结合上气道 CT、快速原形技术、睡眠呼吸暂停阻塞相 CT 以及计算流体力学分析等技术初步建立阻塞性睡眠呼吸暂停患者上气道计算流体动力建模的方法。1.上气道 CT 检查:平静呼吸相进行上气道 CT 扫描,扫描平面自鼻咽部至会厌上方2cm,扫描层厚1.25mm。2.Amira 系统上气道数字建模。使用 Amira 系统对上气道数字重建。上气道前缘选择内鼻孔前缘,鼻气道上界为上鼻道,去除筛窦影像;下界为下鼻道,去除上颌窦影像,咽腔下界取会厌上2cm。三维重建后,保存为 STL 格式刻录 CD。3.上气道原形 CFD 模型的制作。将 Amira 重建之上气道数字模型导入 ProE8.0, Gambit 等软件处理后,进行适当的简化和修改以及网格划分。Fluent6.2流体计算软件中,对不同流速下,上气道内部流动平均状况的计算模拟。4.上气道 CFD 模拟的可靠性评价。以 Amira 重建的上气道三维数字模型为基础, 采用有机弹性材料加工制作上气道的实物模型,在实物模型上设置3~4个测量点并植入压力传感器,并且在模型出口处安装流量传感器对压力和流量进行测量。将测量的结果与 CFD 计算结果进行比对改进计算方法,使得二者误差在规定范围内。我们对1例男性重度 OSAS 患者进行了上气道数字三维模型重建,年龄42岁,AHI:48.3/小时,BMI:25.7kg/cm2。计算流体动力学模拟结果显示:1.上气道内最大负压和最小流速,均分布于软腭后区,腭垂相对平面中,咽侧壁的负压力略大于软腭后和咽后壁2.在气道内流速分别为 170,200,230ml/s 时,软腭后区腭垂平面的静压力分别为-91.7,155.2, -180.6Pa,流速分别为:13.50,16.37,20.45m/s 3.三维上气道实体模型测量结果同计算流体动力模拟结果基本一致。1.计算流体动力学可以用来分析上气道内流体负压及流速分布。2.实体模型与计算模型结果基本一致。3.上气道流体力学特征与以往的研究结果符合。4.需要通过进一步的工作证实此方法的可靠性和精确性,并由此研究睡眠呼吸暂停上气道塌陷的原因。

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