基于计算流体动力学分析的输尿管通路鞘定位对结石清除率的影响机制研究

为解决输尿管软镜碎石术中缺乏标准化输尿管通路鞘(UAS)定位指南的问题，研究人员采用计算流体动力学(CFD)技术，系统分析了不同UAS位置对结石清除率的影响。研究发现当UAS尖端与f-URS尖端对齐时，结石颗粒清除效率最高，局部冲洗流速变化显著影响清除效果，为临床优化手术操作提供了重要理论依据。

　　

在泌尿外科领域，肾结石的治疗始终面临着一个关键挑战：如何高效清除碎石后的残留颗粒。尽管输尿管软镜(f-URS)已成为治疗2cm以下肾结石的主要手段，但令人惊讶的是，作为重要辅助工具的输尿管通路鞘(UAS)，其最佳定位标准至今仍未达成共识。美国泌尿外科协会(AUA)和欧洲泌尿外科协会(EAU)的指南对此也保持沉默，这种标准缺失直接导致了临床实践中结石清除率的显著差异。更值得关注的是，随着新型可弯曲UAS的问世，传统基于刚性UAS的操作经验已无法满足临床需求。

南昌大学江西医学院第一附属医院的研究团队在《Computer Methods and Programs in Biomedicine》发表的研究中，创新性地引入工程学领域的计算流体动力学(CFD)技术，通过ANSYS SpaceClaim构建三维模型，利用ANSYS Fluent进行流体力学模拟，系统研究了UAS四种不同位置(A-D)对结石颗粒清除的影响。研究特别关注了肾盂、中盏和下盏三个典型结石位置的流体动力学特征，通过追踪80个结石颗粒的运动轨迹，结合流速矢量图和等高线图分析，揭示了器械定位与清除效率的内在关联。

关键技术方法包括：基于CT尿路造影(CTU)数据的三维重建、ANSYS软件平台的流体力学模拟、多位置对照实验设计。研究使用来自肾积水患者的影像数据，通过Materialise Mimics 21.0软件建立解剖模型，重点模拟了UAS与f-URS不同相对位置下的流体动力学变化。

【结果】

1. 计算机模型构建：成功建立包含肾盂、中盏、下盏的立体模型，精确模拟了不同解剖位置的流体环境。
2. 清除效率量化：在中盏模型中，位置D（UAS与f-URS尖端对齐）清除颗粒数达67个，显著高于位置A的32个；类似趋势在下盏（46 vs 15）和肾盂（61 vs 14）模型中也得到验证。
3. 流体动力学特征：发现UAS与f-URS之间存在低速流动区，当两器械尖端对齐时该区域显著缩小，流速提升达300%。

【讨论与结论】
这项研究首次通过CFD技术证实，UAS定位是影响f-URS碎石清除效率的关键因素。当UAS尖端与f-URS保持平齐时，不仅能最大化结石清除率，还能消除器械间的流体"死区"。这一发现为新型可弯曲UAS的临床应用提供了重要指导——与传统认知不同，深入肾盏的UAS定位可能获得更佳疗效。研究建立的CFD分析方法，为泌尿外科器械优化开创了崭新研究范式，其跨学科方法学创新值得关注。Haibo Xi团队特别指出，该成果对提高日间手术成功率、降低残留结石相关并发症具有直接临床价值，未来可进一步探索不同肾解剖变异下的最佳UAS定位策略。