基于CT图像的真实成人上呼吸道内气流特性及颗粒物沉积研究

发布时间：2016-11-14 11:53

  本文关键词：基于CT图像的真实成人上呼吸道内气流特性及颗粒物沉积研究，由笔耕文化传播整理发布。

《西安建筑科技大学》 2014年

基于CT图像的真实成人上呼吸道内气流特性及颗粒物沉积研究

孙宏发  

【摘要】：随着国内大中城市雾霾天气频繁出现，大气中有害颗粒物对人体的危害日益严重，呼吸道疾病的患病率也明显增加细颗粒物（PM2.5，指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物，可进入到人体肺泡中）对人体的危害更大另一方面在医学技术中，，因药物气溶胶来治疗人体呼吸道疾病有用药剂量少副作用小及见效快等优点在医学治疗中广泛应用有鉴于此，研究细颗粒物在人体呼吸道内沉积特性为深入了解颗粒物在人体呼吸道内沉积机理，以及药物气溶胶作用于呼吸道的治疗过程及机理提供参考 本文基于健康成年男子上呼吸道部位的199张CT图像，建立真实人体上呼吸道模型，利用医学三维重建软件Mimics在CT图像的基础上对包括鼻腔咽喉部分主气管的真实人体上呼吸道进行三维重建；再利用ICEM CFD对所建立的上呼吸道模型进行网格划分；基于Fluent软件研究了稳态呼吸强度分别为30L/min（正常呼吸），90L/min（剧烈运动）情况下上呼吸道内的流场特性，以及循环呼吸情况下的上呼吸道内的流场特性基于呼吸道流场云图，利用Fluent中的离散相模型（DPM模型）加入代表性颗粒物（密度为1000kg/m3的颗粒物），研究了在不同呼吸强度下1μm2.5μm5μm10μm颗粒物分别在上呼吸道内典型位置的沉积，以及在不同粒径下呼吸强度分别为30L/min，60L/min，90L/min情况下颗粒物在上呼吸道内的典型位置沉积特性 研究结果表明，真实人体稳态呼吸和循环呼吸情况下其上呼吸道内的流场变化不大，气流经过鼻腔时存在扰动现象，在咽部存在喷射现象，以及在喉部速度方向有所改变，速度略微增大；气流经过咽喉部时产生涡流现象另外，循环呼吸情况下流场存在一定的延迟现象颗粒物在人体上呼吸道内的总沉积率随粒径的增大明显增大，但颗粒物粒径越大越容易在鼻腔内沉积；总体而言，不同粒径的颗粒物在呼吸道典型位置的沉积率为在咽部喉部沉积率较高，鼻腔次之，而在主气管中的沉积率最小颗粒物在上呼吸道内的沉积率随着呼吸强度的增大略微增大，但较颗粒物粒径增大对沉积率的影响要小一些 该研究可为深入理解细颗粒物（PM2.5）在人体上吸道内沉积规律，及掌握人体上呼吸道内的药物气溶胶给药强度及有效利用率有参考意义

【关键词】：
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R816.4;X51
【目录】：

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