肺支氣管樹(shù)三維形態(tài)模擬及其內(nèi)部氣體流動(dòng)的研究.pdf

1、該文建立了一個(gè)更能反映肺支氣管樹(shù)三維特征的模型.作者分析肺支氣管樹(shù)的解剖學(xué)資料,基于最小能耗的思想,用空間體劃分的方法來(lái)描述氣管樹(shù)的分形特征,建立描述肺氣管樹(shù)形態(tài)的三維數(shù)學(xué)模型,并且得到各級(jí)的長(zhǎng)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(jì)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(guò)一階和二階的14面體組合以及一系列數(shù)學(xué)變換,在圖形生成過(guò)程中加入隨機(jī)參數(shù),并進(jìn)行邊界

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