基于CT的计算流体力学定量评估儿科唇腭裂患者鼻腔气流力学及虚拟手术干预模拟研究

《Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery》：Computational fluid dynamics for assessing nasal ventilation and virtual surgery in pediatric cleft patients

　　

摘要

背景

唇裂和/或腭裂会导致复杂的鼻部畸形，从而引起持续性梗阻。本研究旨在利用基于CT的计算流体力学（CFD）技术，对儿科唇腭裂患者的鼻腔气流进行定量评估，并模拟虚拟手术干预。

方法

采集两名儿科唇腭裂患者（10个月龄和5岁）及年龄匹配的对照组的CT扫描数据，构建三维鼻腔模型。CFD仿真量化了峰值吸气和呼气时的质量流量、压力降及鼻阻力。时变压力-流量数据可生成虚拟鼻阻力曲线。虚拟手术包括单纯鼻整形术、单纯鼻中隔成形术以及联合鼻中隔成形术。

结果

基线唇腭裂模型表现出显著升高的鼻阻力和不对称气流。虚拟解剖矫正的功能效应在不同患者之间存在差异。在10个月龄模型中，鼻中隔矫正贡献了大部分阻力降低；而在5岁模型中，联合矫正鼻中隔与鼻支架结构所产生的气流最接近对照组水平。

结论

CFD技术为儿科唇腭裂患者鼻梗阻的气流力学提供了定量、个体化的特征描述。虚拟解剖矫正所产生的功能改善幅度在两名患者之间存在显著差异，这凸显了婴幼儿期鼻腔气流力学的个体特异性。虚拟手术结合CFD技术为探索该人群鼻梗阻的力学决定因素提供了现实可行的框架，未来的自动化技术可能有助于将其整合到个体化、基于生理学的评估中。