张郁 李永明 安志彬

    ·论著·

    口腔矫治器对OSAHS患者咽腔气流及上气道壁形变影响的研究

    张郁 李永明 安志彬

    目的通过建立OSAHS患者戴用口腔矫治器前后咽腔的三维有限元生物力学模型，利用流固耦合方法数值分析咽腔气流及上气道壁的变化，探讨OSAHS的口腔矫治器治疗机制。方法对1例确诊为中度OSAHS的成人患者戴矫治器前和戴矫治器3个月后分别行上气道及周围组织MRI检查。将以DICOM格式存储的扫描数据导入三维重建软件Mimics 17.0、NX 8.5，Geomagic Studio12.0对上气道及软腭进行三维重建，应用ANSYS Workbench 13.0软件进行网格划分，赋予各部分材料属性，最终建立上气道的流固耦合有限元模型。将所得的模型导入CFX-ANSYS软件中进行FSI数值计算。结果患者戴OA后，在最大吸气时刻，腭咽处的气流速度由9.677 m/s降低到7.020 m/s，最大负压由-64.18 Pa降低到-37.88 Pa，气道壁的最大形变量由0.629 mm减小到0.244 mm。在最大呼气时刻，腭咽处的气流速度由10.44 m/s降低到7.441 m/s，最大负压由-36.25 Pa降低到-23.79 Pa，气道壁的最大形变量由0.648 mm减小到0.310 mm。结论OSAHS患者戴OA后，在最大吸气和最大呼气时刻，腭咽气道的负压和气道壁的形变均降低，使咽腔不易出现塌陷，从而减轻了患者的打鼾和呼吸暂停症状。

    阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征；上气道；生物力学；流固耦合

    阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome,OSAHS)由于具有较高的发病率以及相关严重的并发症，影响着人们的生活质量，现已成为医学界高度关注的疾病。口腔矫治器(oral appliance,OA)因经济适用，而且能取得与持续气道正压通气(continuous positive airway pressure,CPAP)同样的治疗效果，依从性也较CPAP好而被大量应用于临床上轻中度OSAHS的治疗[1]。但由于患者间存在着个体差异及其上气道形态结构异常的多样性，其治疗机制还并不是很清楚。因此，本研究通过三维重建软件重建OSAHS患者戴用OA前后咽腔的三维有限元生物力学模型，利用流固耦合(fluid-structure interaction,FSI)方法数值分析咽腔气流动力学及上气道壁位移的变化，探讨OSAHS的口腔矫治器治疗机制。 ......