基于流固耦合理論的尿液動力學(xué)模型研究.pdf

1、隨著人口老齡化以及人們對生活質(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。本文針對尿失禁疾病形成的力學(xué)機理,建立人體尿路系統(tǒng)尿液流動的動力學(xué)模型,并結(jié)合一定的盆底軟組織力學(xué)性能試驗,分析腹壓、膀胱變形、膀胱頸角度等因素對尿液動力學(xué)行為的影響,為疾病的臨床診治提供理論基礎(chǔ)。
　　 對盆底軟組織進(jìn)行了試驗研究。

2、采用Instron4302萬能材料試驗機對盆底軟組織進(jìn)行極限應(yīng)力強度、應(yīng)力一應(yīng)變、應(yīng)力松弛和蠕變測定。通過實驗發(fā)現(xiàn),尿失禁患者組和對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。
　　 對尿路系統(tǒng)內(nèi)部流場進(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程以及內(nèi)部的流場變化,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)一步對尿路系統(tǒng)進(jìn)行流固耦合計算提供了基礎(chǔ)。
　　 對尿路系統(tǒng)進(jìn)行了流固耦合數(shù)值模擬。運用ANSYS WORKBENCH和ANSYS CFX軟件,完成了對尿路系統(tǒng)模型進(jìn)行的流固耦合計算,得到了固體場和流場的結(jié)果云圖,并分析了固體場和流場隨時間變化曲線。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存在差別。完成了對尿路系統(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和流場,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程以及內(nèi)部的流場變化,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)。
　　 本論文從計算流體動力學(xué)、生物力學(xué)及解剖學(xué)等多學(xué)科角度,針對尿路系統(tǒng)進(jìn)行了流固耦合模擬仿真,給合臨