摘要
特发性肺纤维化（IPF）是一种进展性的间质性肺疾病，其特征是肺实质瘢痕形成、组织硬度增加以及气体交换受损。本研究探讨了在流量需求增加50%的情况下，健康肺部和受纤维化影响的肺部中央气道的流体动力学特性和结构响应。利用混合建模方法，从计算机断层扫描（CT）数据重建了一直到第五级支气管的三维气道几何结构。采用ANSYS Fluent软件和SST k-ω湍流模型进行了吸气和呼气的瞬态计算流体动力学（CFD）模拟。同时进行了静态结构分析，以评估在胸膜压力作用下的变形和应力情况。研究结果表明，受纤维化影响的肺部所需的入口压力损失比健康肺部高出92%，这突显了呼吸时的能量消耗增加。尽管如此，气流模式在定性上仍保持相似。从结构上看，在相同的压力作用下，受纤维化影响的组织表现出低17%的等效弹性应变，证实了组织硬度增加对支气管扩张能力的影响。在左主支气管分叉处检测到最大主应力浓度为22.1 kPa，表明此处可能存在机械应力热点。
