基于流固耦合理論的尿液動(dòng)力學(xué)模型研究.pdf

1、隨著人口老齡化以及人們對(duì)生活質(zhì)量要求的提高,盆底功能障礙性疾病引起的臨床癥狀需要處理的患者在不斷增加。其中,女性壓力型尿失禁疾病是中老年女性常見(jiàn)的盆底功能障礙性疾病,嚴(yán)重影響女性身體健康和生活質(zhì)量。本文針對(duì)尿失禁疾病形成的力學(xué)機(jī)理,建立人體尿路系統(tǒng)尿液流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型,并結(jié)合一定的盆底軟組織力學(xué)性能試驗(yàn),分析腹壓、膀胱變形、膀胱頸角度等因素對(duì)尿液動(dòng)力學(xué)行為的影響,為疾病的臨床診治提供理論基礎(chǔ)。
　　 對(duì)盆底軟組織進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

2、采用Instron4302萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)盆底軟組織進(jìn)行極限應(yīng)力強(qiáng)度、應(yīng)力一應(yīng)變、應(yīng)力松弛和蠕變測(cè)定。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),尿失禁患者組和對(duì)照組的盆底軟組織生物力學(xué)性能有顯著差異。因此,生物力學(xué)性質(zhì)的改變?yōu)榕枨恢С纸M織功能下降提供了物理學(xué)方面的有力證明,尿失禁患者是由于盆底支持組織生物力學(xué)性質(zhì)減退的功能性疾患。
　　 對(duì)尿路系統(tǒng)內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。利用有限元軟件ANSYS-CFX進(jìn)行了尿路系統(tǒng)模型模擬仿真,得出了流場(chǎng)分布結(jié)果,初步分

3、析了尿路系統(tǒng)模型的速度、壓力和剪切力分布特征。模擬結(jié)果不僅可以充分了解排尿過(guò)程以及內(nèi)部的流場(chǎng)變化,而且為泌尿科醫(yī)師提供了關(guān)于改進(jìn)尿失禁手術(shù)治療的理論基礎(chǔ),并為進(jìn)一步對(duì)尿路系統(tǒng)進(jìn)行流固耦合計(jì)算提供了基礎(chǔ)。
　　 對(duì)尿路系統(tǒng)進(jìn)行了流固耦合數(shù)值模擬。運(yùn)用ANSYS WORKBENCH和ANSYS CFX軟件,完成了對(duì)尿路系統(tǒng)模型進(jìn)行的流固耦合計(jì)算,得到了固體場(chǎng)和流場(chǎng)的結(jié)果云圖,并分析了固體場(chǎng)和流場(chǎng)隨時(shí)間變化曲線。觀察到兩相介質(zhì)之間的相

4、互作用。發(fā)現(xiàn)剛性邊界條件和彈性邊界條件下的膀胱頸、括約肌和末端尿道部位的流場(chǎng)存在差別。完成了對(duì)尿路系統(tǒng)中膀胱受腹壓而未排尿的流固耦合模擬,比較了剛性邊界、彈性邊界和彈性加外力邊界的固體場(chǎng)和流場(chǎng),并發(fā)現(xiàn)三種情況下存在差別。模擬結(jié)果不僅可以充分了解排尿過(guò)程以及內(nèi)部的流場(chǎng)變化,而且為泌尿科醫(yī)師提供了關(guān)于改進(jìn)尿失禁手術(shù)治療的理論基礎(chǔ)。
　　 本論文從計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)、生物力學(xué)及解剖學(xué)等多學(xué)科角度,針對(duì)尿路系統(tǒng)進(jìn)行了流固耦合模擬仿真,給合臨