肺支氣管樹三維形態(tài)模擬及其內(nèi)部氣體流動的研究.pdf

1、該文建立了一個更能反映肺支氣管樹三維特征的模型.作者分析肺支氣管樹的解剖學資料,基于最小能耗的思想,用空間體劃分的方法來描述氣管樹的分形特征,建立描述肺氣管樹形態(tài)的三維數(shù)學模型,并且得到各級的長度、分叉角度和管徑的具體參數(shù).所生成的圖形在形態(tài)與幾何參數(shù)上與現(xiàn)有統(tǒng)計數(shù)據(jù)很吻合.關(guān)于肺泡端的圖形模擬,作者從分形幾何角度,以14面體作為肺泡的基本結(jié)構(gòu)單元,通過一階和二階的14面體組合以及一系列數(shù)學變換,在圖形生成過程中加入隨機參數(shù),并進行邊界

2、的模糊運算以及肺泡面的夾角鈍化處理,使運算產(chǎn)生的肺小葉和肺泡與真實的肺泡圖形較為接近.計算結(jié)果表明自然界的復(fù)雜形體可由數(shù)學方法描述.根據(jù)所生成的肺支氣管樹三維非對稱數(shù)學模型,作者首先運用前處理工具Gambit建立了肺支氣管樹前四級的空間非對稱分叉模型,比較了在氣管的分叉處不同彎曲方式所帶來的影響以及劃分不同網(wǎng)格數(shù)目對計算結(jié)果的影響.在此基礎(chǔ)上,運用Fluent軟件對氣道內(nèi)氣體流動進行了數(shù)值模擬.探討分叉方式、分叉級數(shù),以及正常與病理狀態(tài)