不同手术方式治疗阻塞性睡眠呼吸暂停患儿的模拟气流动力学研究

郭维娟, 雷齐鸣. 不同手术方式治疗阻塞性睡眠呼吸暂停患儿的模拟气流动力学研究[J]. 临床耳鼻咽喉头颈外科杂志, 2024, 38(12): 1161-1165. doi: 10.13201/j.issn.2096-7993.2024.12.013
引用本文: 郭维娟, 雷齐鸣. 不同手术方式治疗阻塞性睡眠呼吸暂停患儿的模拟气流动力学研究[J]. 临床耳鼻咽喉头颈外科杂志, 2024, 38(12): 1161-1165. doi: 10.13201/j.issn.2096-7993.2024.12.013
GUO Weijuan, LEI Qiming. Study on simulated airflow dynamics of children with obstructive sleep apnea treated by different surgical methods[J]. J Clin Otorhinolaryngol Head Neck Surg, 2024, 38(12): 1161-1165. doi: 10.13201/j.issn.2096-7993.2024.12.013
Citation: GUO Weijuan, LEI Qiming. Study on simulated airflow dynamics of children with obstructive sleep apnea treated by different surgical methods[J]. J Clin Otorhinolaryngol Head Neck Surg, 2024, 38(12): 1161-1165. doi: 10.13201/j.issn.2096-7993.2024.12.013

不同手术方式治疗阻塞性睡眠呼吸暂停患儿的模拟气流动力学研究

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Study on simulated airflow dynamics of children with obstructive sleep apnea treated by different surgical methods

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  • 目的 利用计算流体力学数值模拟,分析腺样体切除、扁桃体切除及扁桃体腺样体联合切除对阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)患儿的影响。方法 选取典型扁桃体伴腺样体肥大患儿1例。使用Mimics 21.0软件,分别建立术前原始模型、腺样体切除、扁桃体切除及扁桃体腺样体联合切除的虚拟手术模型并采用ANSYS 2019 R1软件建立上气道计算流体力学(CFD)模型,接着对CFD模型内部流场的压强和流速进行数值模拟。选取窦口鼻道复合体截面、腺样体前端、鼻咽腔最狭窄截面、咽鼓管咽口截面、口咽腔最狭窄截面、扁桃体下极和声门截面共计7个与气流迹线垂直的平面作为观测平面,对比指标包括压强、气流流速及气流分布。结果 与术前原始模型相比,仅切除腺样体后,窦口鼻道复合体截面至咽鼓管咽口截面之间的压降减缓、腺样体前端的高流速峰消失、且通过中鼻道的气流迹线增加;仅切除双侧扁桃体后,咽鼓管咽口截面至声门之间的压降减缓、咽鼓管咽口截面至声门之间的流速变得缓慢;扁桃体腺样体联合切除术使得上气道压强分布最为均匀、压强变化和流速最为平缓,通过中鼻道的气流迹线在3种术式中增加最显著。结论 腺样体切除术、扁桃体切除术及扁桃体腺样体联合切除术可在不同程度上使上呼吸道的气流流速和压强变得均匀,但在具体的解剖部位和程度上有明显差别。应用CFD可直观地预测不同手术方式对OSA患儿上气道流场的改善情况,帮助临床医生进行手术方案的决策。
  • 加载中
  • 图 1  患儿腺样体鼻内镜检查

    图 2  患儿上气道分区及三维模型的构建

    图 3  虚拟手术模型构建

    图 4  观察截面示意图

    图 5  术前原始模型和不同虚拟手术模型的构建

    图 6  术前原始模型和不同虚拟手术后上气道气流压强的各观测截面视图

    图 7  原始模型及不同虚拟手术后上气道气流压强的比较

    图 8  术前原始模型和不同虚拟手术后上气道流速的各观测截面视图

    图 9  原始模型及不同虚拟手术后上气道气流流速的比较

    表 1  原始模型及不同虚拟手术后上气道CFD模型各观测平面压强的比较 pa

    项目 窦口鼻道复合体截面 腺样体前端 鼻咽腔最狭窄截面 咽鼓管咽口截面 口咽腔最狭窄截面 扁桃体下极 声门
    原始模型 41.91 41.50 38.55 37.14 22.97 19.48 17.33
    仅腺样体切除 42.12 40.63 39.23 40.83 30.09 25.74 20.60
    仅扁桃体切除 39.94 39.60 36.50 33.85 32.12 30.96 27.86
    扁桃体腺样体联合切除 36.74 35.07 33.34 35.08 34.16 33.61 29.18
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    表 2  原始模型及不同虚拟手术后上气道CFD模型各观测平面流速的比较 m/s

    项目 窦口鼻道复合体截面 腺样体前端 鼻咽腔最狭窄截面 咽鼓管咽口截面 口咽腔最狭窄截面 扁桃体下极 声门
    原始模型 2.03 2.33 3.98 2.13 4.09 2.88 4.87
    仅腺样体切除 1.97 1.78 1.38 2.07 3.91 2.72 4.56
    仅扁桃体切除 2.16 2.32 4.21 2.43 2.46 2.60 5.26
    扁桃体腺样体联合切除 2.24 2.33 1.87 2.42 2.57 2.55 5.64
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出版历程
收稿日期:  2024-03-19
刊出日期:  2024-12-03

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