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基于3D打印技术的小儿上气道内流场特性分析

2022-07-08蔡惠坤薛豪洋徐畅郭宇峰高兴强

华南理工大学学报(自然科学版) 2022年6期
关键词:小儿实验模型

蔡惠坤 薛豪洋 徐畅 郭宇峰 高兴强

(1.厦门大学 航空航天学院,福建 厦门 361102;2.厦门市儿童医院,福建 厦门 361006)

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合症(OSAHS)是指睡眠过程中上气道部分或完全阻塞,引起人体通气不足或呼吸暂停的病症[1],且可能引起肺心病、心律失常、充血性心力衰竭、呼吸衰竭等多种并发症,严重者可导致婴幼儿直接猝死。近年来,小儿OSAHS发病率极高,12岁以下儿童发病率超过四分之一,约为成人的8倍[2]。开展小儿OSAHS的病理认知和发病机制研究将具有重要的意义。

上气道复杂的解剖结构及通气生理阻碍了人们对该病的认识及治疗。电子计算机断层扫描(CT)技术与计算流体动力学(CFD)技术的结合[3-4]虽然能够详细捕获气流流场特性,成本低,易于操作,但仍然需要实验方法来验证。早期的尸源法和动物法研究人体鼻腔气流取得了一定的实验成果[5-7],但尸源性模型和动物类似模型与真实人体模型的差别较大,只能作为定性分析,且实验操作麻烦。体外的鼻阻力实验虽然可以获得压力、流量等流场特性,但难以获取完整的上气道流场信息,也缺乏对内部流场分布规律的观测。一种直观简便、准确可靠的实验方法将促进对小儿OSAHS的病理、病症和手术的深刻认知和医学发展。

三维(3D)打印是20世纪90年代才发展起来的新技术,最初应用于制造行业以及航空模型设计中。随着3D打印材料和控制技术的不断进步,3D打印技术在牙科整形[8]、血管支架[9]、骨骼支架[10]及其他生物医学领域[11-12]获得了广泛的应用和良好的效果,已经成为目前国内外医疗领域应用研究的热点之一。……

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