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后房压力变化对虹膜变形的流固耦合有限元分析
编辑人员丨5天前
目的::建立房水流动及虹膜变形的数学模型,定量分析因瞳孔阻滞造成前后房压差所引发的闭角型青光眼发病机制。方法::数值模拟研究。研究正常虹膜形状(虹膜-晶状体间隙为30 μm)和瞳孔几乎后粘连(虹膜-晶状体间隙为5 μm、2 μm)下的房水流动及虹膜变形,利用计算流体动力学数值求解房水流动,并基于单向流固耦合技术进行虹膜在流场作用力下变形的有限元分析。结果::30 μm的正常虹膜-晶状体间隙前后房的压力几乎相等;对于5 μm和2 μm的虹膜-晶状体间隙,后房比前房压力分别高31 Pa和815 Pa。利用乘幂函数对前后房压差与虹膜-晶状体间隙之间的关系进行拟合,发现当该间隙小于3 μm后,前后房压差将异速增加形成显著虹膜膨隆,导致虹膜表面与角膜接触,引发房角关闭。结论::从生物力学的角度分析虹膜膨隆与房水流动的相互作用特征,能进一步定量揭示原发性闭角型青光眼瞳孔阻滞发病机制。
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编辑人员丨5天前
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计算流体力学在鼻中隔偏曲手术中的应用
编辑人员丨5天前
计算流体力学是一种利用计算机数值模拟和图像结果对流体流动、热传导等相关物理现象进行系统分析的学科,可用于研究鼻腔气流的变化,应用于患者术前诊断及术后评估。鼻中隔偏曲是由于鼻中隔整体或局部的结构发生改变所导致,是鼻气道阻塞的常见原因,会引发鼻塞、头痛等症状,严重影响患者的生活质量。本文基于计算流体力学方法,针对鼻中隔偏曲患者术前术后的气流动力学变化进行综述。
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编辑人员丨5天前
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BPH微创术后前列腺段尿道形态对排尿力学的影响
编辑人员丨5天前
目前众多的经尿道微创术式治疗良性前列腺增生(BPH)均通过扩大或再造前列腺段尿道(PU)的腔内空间发挥作用,因此,探讨BPH微创术后PU形态对排尿的力学影响,具有重要的指导意义。本研究采用计算流体力学(CFD)技术探讨PU/膀胱颈横径比(RPU-1)对尿流的影响。结果表明,在RPU-1>0.79时,PU两侧出现涡流;且涡流随RPU-1增大而增大,相应的尿道出口流速则逐渐降低。CFD技术可量化模拟PU内的涡流行为,揭示RPU-1所反映的PU腔内空间对尿流动力学的客观影响,是无创尿流动力学研究的可用方法。
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编辑人员丨5天前
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神经内镜第三脑室底造瘘术治疗Chiari畸形Ⅰ型合并脑积水的疗效及机制研究
编辑人员丨5天前
目的:探讨神经内镜第三脑室底造瘘术(ETV)治疗Chiari畸形Ⅰ型(CMⅠ)合并脑积水的疗效及作用机制。方法:回顾性分析2013年7月至2022年7月在解放军东部战区总医院神经外科接受ETV治疗的23例CMⅠ合并脑积水患者的临床资料。根据术后症状改善程度和影像学测量结果,评估ETV的临床疗效。5例患者采用4D flow MRI评价ETV手术前、后枕骨大孔平面和颈1(C 1)平面脑脊液(CSF)流体动力学指标的变化。采用单模型有限元仿真分析方法判断模拟ETV手术前、后CSF压力变化对小脑扁桃体变形程度的影响,以验证"浴缸塞"假说。 结果:23例患者的ETV手术均顺利完成,术后CSF电影显示第三脑室底造瘘口CSF流动顺畅。患者的临床症状均有不同程度的缓解。术后脑膜炎2例。23例患者的随访时间为(13.7±10.1)个月。术后6个月患者的小脑扁桃体下疝距离、侧脑室Evan指数、第三脑室横径以及第四脑室矢状径均较术前下降(均 P<0.05)。ETV治疗的有效率达91.3%(21/23);合并脊髓空洞的患者中,2例脊髓空洞完全消失,3例明显缩小,其余7例基本稳定。4D flow MRI检查结果显示,与术前比较,术后CSF通过枕骨大孔平面的峰值流速、平均流速及流量的差异均无统计学意义(均 P>0.05),术后CSF通过C 1平面的峰值流速及流量均下降(均 P<0.05)。单模型有限元仿真分析显示,模拟ETV术后,第三脑室、导水管出口、第四脑室的流速明显下降;形变分析发现,小脑下缘向上位移2.9 mm。 结论:ETV治疗CMⅠ合并脑积水安全、有效,其流体动力学改变支持"浴缸塞"假说。
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编辑人员丨5天前
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计算流体力学在鼻腔疾病临床应用中的进展
编辑人员丨5天前
计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)是利用计算机模拟技术对流体流动进行数值计算分析的交叉学科,已被广泛应用于上气道气流动力学的研究中。CFD作为一种新工具,可为鼻腔气流运动提供可视化及量化的研究方法,特别是在分析正常及各种病理状态下的鼻腔气流特性、模拟与指导鼻腔鼻窦手术以及量化评估手术疗效等方面,有很好的应用前景。然而,目前CFD各变量与鼻腔疾病患者临床症状之间的相关性研究仍然较少。本文基于CFD在鼻腔疾病临床应用中的研究进展进行综述。
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编辑人员丨5天前
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计算流体力学在心肌病和冠心病的左心室功能评价中的应用
编辑人员丨5天前
计算流体力学是应用于心血管医学领域的新兴技术,可通过模拟计算患者心脏内血液的流动,得到血流动力学数据,用于心脏功能评估和疾病辅助诊断。左心室功能在心肌病和冠心病的发生发展中起着关键作用。计算流体力学可通过重建患者左心室解剖构型明确病理生理学机制,分析血流动力学参数,评价左心室功能并验证手术疗效、指导手术方案,对实现心肌病和冠心病的早期诊断、降低病死率有积极作用。目前计算流体力学的大规模临床应用仍存在技术局限,各类解决方案正初步开发试用,尚需进一步完善。
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编辑人员丨5天前
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基于数字化人体中耳-咽鼓管通气的数值仿真建模
编辑人员丨5天前
目的:基于中国数字化可视人体数据集建立中耳-咽鼓管三维模型,并通过计算机数值仿真来模拟咽鼓管开放后整个中耳-咽鼓管系统的形变和压力变化过程。方法:采用中国首例女性数字化可视人体数据集,使用Amira图像处理软件导入图像,Geomagic软件对图像进行分割等处理,形成包括咽鼓管、中耳鼓室、乳突气房、鼓膜、听小骨在内的中耳-咽鼓管三维模型。将三维模型导入Hypermesh软件中进行网格划分和分析。采用Abaqus软件进行结构力学计算,Xflow流体力学软件对气体流动进行数值仿真,利用流固耦合算法对咽鼓管开放时的组织变形和中耳压力变化进行数值模拟。在中耳-咽鼓管模型内设置包括鼓室、乳突、鼓峡、外耳道在内的多个压力监测点,记录并比较各监测点的压力变化。结果:本研究建立了包含咽鼓管、中耳鼓室、乳突气房、鼓膜、听小骨在内的中耳-咽鼓管三维模型和及中耳通气的数值仿真模型。通气后模型的动态变化可依据压力分5个阶段。此外,模型中鼓室、鼓峡监测点的压力变化基本同步;乳突气房的压力变化较鼓室、鼓峡延迟,验证了乳突的压力缓冲作用。并通过提取的外耳道压力曲线在数值、趋势上与咽鼓管测压检查基本一致,验证了模型的有效性。结论:本文建立的中耳-咽鼓管通气的数值仿真模型可模拟咽鼓管开放后的组织变形及中耳压力变化过程,具有较好的准确性和有效性。为中耳通气系统的研究提供了一种新的研究手段。
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编辑人员丨5天前
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不同鼻腔结构的空气动力学及颗粒沉降特征
编辑人员丨5天前
鼻腔具有复杂的几何结构,气流及可吸入颗粒进入鼻腔后伴随着鼻腔内解剖结构的改变会出现不同的气流场、速度场、温度和湿度变化以及颗粒沉降规律。鼻腔内物理场的改变直接影响鼻腔的生理功能,因此鼻腔内空气动力学及颗粒沉降规律一直是鼻科学领域研究的热点。随着计算机流体动力学在临床医学中的应用,能够通过建模及数值模拟"可视化"出鼻腔空气动力学特征及颗粒沉降情况。本文回顾近年来正常及异常鼻腔结构空气动力学特征、鼻腔颗粒沉降规律的研究进展,旨在对于目前研究现状进行总结,并对未来鼻腔流体力学、临床鼻腔疾病研究做铺垫。
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编辑人员丨5天前
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动脉导管对改良Blalock-Taussig分流术的血流动力学影响
编辑人员丨5天前
目的:通过计算流体力学分析关闭或保留动脉导管对改良Blalock-Taussig分流术后血流动力学的影响,为术前规划和术后血流动力学预测提供参考。方法:基于患者个体化肺动脉闭锁合并动脉导管未闭的三维血管模型,通过计算机辅助设计对模型进行虚拟改良Blalock-Taussig分流术,保留或关闭动脉导管。利用计算血流动力学方法分析比较术前及虚拟术后的血流参数差异。结果:保留动脉导管竞争性减少通过分流管的血流量,但肺血流量增加。通过分流管的血流与通过动脉导管的血流相互冲击,在肺动脉形成复杂湍流,具有低壁面切应力与高振荡剪切指数,可导致较高的流动能量损失。结论:行改良Blalock-Taussig术时保留动脉导管将导致肺血流过多、体循环灌注不足、增加心脏负荷及心力衰竭风险,并不能降低潜在的血栓风险。
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编辑人员丨5天前
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骨陷窝-小管结构改变对骨细胞流体动力学微环境的影响
编辑人员丨1周前
目的 探讨废用条件引起的骨陷窝-小管系统(lacunar-canalicular system,LCS)结构改变对力学刺激作用下骨细胞流体动力学微环境的影响.方法 首先,以轴向加载的小鼠胫骨为对象,建立"整骨-单个骨细胞LCS"多尺度模型.然后,将整骨多孔弹性有限元模型计算得到的压力梯度等结果 作为单个骨细胞LCS模型的边界条件,以计算骨细胞周围的流速和剪切应力.最后,采用实验设计(design of experiment,DOE)方法 确定LCS结构参数(陷窝体积、陷窝形状与小管直径)对LCS内骨细胞流体动力学微环境的独立及交互影响.结果 当陷窝体积、陷窝形状与小管直径分别从正常变为废用条件时,流速分别增加了 5.3%、39.3%和 37.0%.DOE结果 显示,陷窝形状与小管直径对流速和剪切应力具有显著影响(P<0.05),且贡献比为 0.38∶0.62,而陷窝体积以及各参数交互作用影响不显著.结论 废用条件致陷窝形状和小管直径的改变是影响力学刺激作用下LCS内骨细胞流体动力学微环境的主要因素.通过合理的运动方式有望防治太空失重等带来的废用性骨丢失.
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编辑人员丨1周前
