气溶胶粒子在呼吸道沉降的计算机流体动力学模拟方法研究进展

不论是吸入危害评估还是药物气溶胶的靶向治疗,都需要了解气溶胶颗粒在呼吸道中的区域沉积特征。随着科技的进步,已经可以利用计算机流体动力学模拟技术（CFD）生成逼真的呼吸道模型,并在其中模拟复杂的气流传输特征,产生相对准确的沉降结果。该文综述了CFD模拟技术的研究进展,阐述了微米或纳米级颗粒沉降的主要公式和目前运用该方法的一般步骤。     

铀氧化物在人体模拟肺液中的溶解特性

目的 研究现场采集的不同粒径铀氧化物在人体模拟肺液和相关的缓冲体系中的溶解特性,方法 用Cascade采样器将氧化铀按粒径分级、观察不同粒径铀氧化物在模拟肺液和缓冲液中不同时间的累积溶解百分数。结果 小粒径铀氧化物在模拟肺液中的溶解度相对较高,且溶解速率随时间增加而增大。铀氧化物在HAc-NaAc体系中的溶解速率随酸度增加而加快,在碱性NH4OH－NH4Cl体系中溶解速率随碱性增加而加快。铀氧化物在Na2CO3溶液中易溶,在NaH2PO4-Na2HPO4体系中几乎不溶。结论 小粒径铀氧化物在模拟肺液中溶解度较高。铀氧化物易溶于酸性HAc-NaAc体系,碱性NH4OH－NH4Cl体系和Na2CO3溶液,不溶于NaH2PO4-Na2HPO4体系。     

病毒气溶胶传播与感染动物模型研究进展

病毒气溶胶传播感染动物模型在阐明病毒性疾病的传播、发生、病理变化及治疗方法等方面发挥重要作用.该文对啮齿类、禽类、非人灵长类等动物的病毒气溶胶传播感染模型进行综述,为研究者在选择合适的病毒气溶胶传播与感染模型方面提供参考,从而加深对病毒气溶胶传播的认知和理解,使病毒感染防控策略更加科学完善.     

手持式液体气溶胶豚鼠肺递送装置的研制及应用

目的 针对目前豚鼠实验模型气溶胶吸入接种途径相对局限的现状,研制一种手持式液体气溶胶豚鼠肺递送发生装置.方法 根据豚鼠的体型以及呼吸系统解剖结构特征,设计手持式液体气溶胶豚鼠肺递送发生装置,并对装置的成雾效果、气溶胶发生剂量准确性、气溶胶空气动力学粒径、生物活性损失率等性能进行测试验证,同时制定标准操作规程.结果 完成...     

虚拟器械及脑动脉瘤模型在介入术前模拟中的价值

目的探讨器械及脑动脉瘤的虚拟三维模型在神经介入术前模拟中的作用。方法在标准脑动脉瘤虚拟三维模型基础上，结合个体化的DSA资料，应用三维造型软件3DStudio MAX R3创建虚拟的个体化脑动脉瘤模型，并建立虚拟的导丝、导管、支架和弹簧圈，在计算机上进行神经介入手术前的模拟研究，并与3例患者的实际手术结果进行比较。结果3例术前模拟确定的工作角度、导管导丝头端塑型的角度均与手术结果相同；2例（前交通动脉瘤和后交通动脉瘤各1例）所需弹簧圈数目、尺寸的模拟结果与手术结果相同，1例（颈内动脉巨大动脉瘤）瘤体的弹簧圈模拟结果比手术结果多2枚3mm×3cm的三维弹簧圈，并且术中对瘤颈第2枚弹簧圈的释放进行了实时模拟调整；术后回顾性模拟显示对于瘤体较规则、体积较小的动脉瘤，其模拟方法可作为常规的模拟训练手段，对于体积较大的动脉瘤，其模拟训练方法尚需积累更多经验。结论由软件方法建立的虚拟器械及个体化的虚拟脑动脉瘤模型为神经介入的术前模拟、术中指导及介入操作技术培训提供了一种新的工具．对开展神经介入手术具有重要的实用价值。     

气管、支气管树VR与MPR重建在中央型肺癌的应用

目的探讨多层螺旋CT气管、支气管树三维成像在中央型肺癌诊断中的临床应用价值。方法75例中央型肺癌患者行CT容积再现(VR)及多平面重建(MPR),并与手术、纤维支气管镜(FOB)所见及病理结果相对照。结果VR能观察中央型肺癌癌肿累及气管、支气管腔的部位、形态、程度和狭窄的范围等形态改变,但不能充分显示病变本身;MPR能观察肿瘤的实质部分,肿瘤与气管、支气管的关系。结论MPR重建可显示病变本身以及病变与气管、支气管的关系;VR气管、支气管树图像直观显示气管、支气管与病变之间的关系。     

病毒气溶胶飞沫在室内环境中传播扩散机制的研究进展

该文综述了病毒气溶胶飞沫的物理特性,病毒气溶胶飞沫在室内环境中传播扩散机制的3种研究方法,即理论分析法、数值模拟法和实验研究法的研究进展,指出了病毒气溶胶飞沫在室内环境中传播扩散机制的研究中存在的问题和发展趋势。     

支气管扩张程度的CT定量评估：与人工方法的对照研究

【摘要】目的：基于CT图像探讨计算机定量分析技术获得的支气管扩张指数（DI）对支气管扩张程度的诊断价值。方法：回顾性分析110 例经CT检查确诊的支气管扩张症患者的CT图像,由放射科医师标注扩张支气管（人工判定）,测量扩张支气管的直径（B）及其伴行血管的直径（A）,并计算两者的比值（B/A）。使用计算机定量分析软件连续测量支气管内径,计算各评估部位支气管内径与其上一级支气管内径平均值的差值,识别差值大于0的支气管并记录其差值作为扩张（程度）指数（DI） 。分析两个定量指标（DI与B/A）的相关性和诊断效能,计算DI 判定结果与人工判定结果的一致性。结果：经过人工判读,110例中共标记 204支扩张支气管,根据扩张支气管所在位置,配对选取无吸烟史健康体检者的204支非扩张支气管作为正常对照组。B、A和B/A在对照组与支气管扩张组之间的差异均具有统计学意义（P<0.05）。与对照组比较,支气管扩张组支气管内径大,伴行肺动脉直径小,B/A增大,DI较对照组增大。B/A与DI 具有良好的相关性（r=0.96,P<0.05）。B/A和DI诊断支气管扩张的ROC曲线下面积分别为0.83和0.90。计算机测量的DI值与人工方法判定支气管扩张的一致性为0.78,存在假阳性结果。结论：计算机定量分析技术获得的DI对支气管扩张具有较高的诊断价值,可作为B/A值之外的另一定量指标来反映支气管内径的改变。     

具有超压功能的手术舱室环境设计与仿真研究

目的:对手术舱室建立超压防护,按照夏、冬两季不同应用地区的气候环境设计手术舱室制冷与供热系统。方法:根据压力平衡下手术舱室漏气量与新风补充量相等的原理实现超压防护设计;根据手术舱室的冷热负荷设计空调与暖风系统的总体结构,运用计算流体动力学方法进行手术舱室内温度环境仿真。结果:手术舱能够保持300 Pa以上的超压防护;仿真结果表明制冷与供热系统的设计方案能够使手术舱室内温度保持在(25±3)℃,人体操作区的微风速在0.5 m/s以下。结论:手术舱室能够满足静止状态下的内部超压指标要求,以及医疗作业对手术舱室温度环境的总体要求。     

计算机仿真技术在生物防护装备研发中的应用

本文介绍了计算机仿真技术在生物防护装备研发过程中的应用。具体讨论了利用基于计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）或晶格玻尔兹曼方法（lattice Boltzmann method,LBM）开发的流体系统仿真软件在对各种生防装备性能进行预测时的要点、难点以及区别。     

99mTc-DTPA aerosol for same-day post-perfusion ventilation imaging: Results of a multicentre study

A multicentre study was performed in an attempt to evaluate a submicronic technetium-99m diethylene triamine penta-acetic acid aerosol generated by a newly developed delivery system, the aerosol production equipment (APE nebulizer), for same-day post-perfusion ventilation imaging in patients with clinically suspected pulmonary embolism. Quantitative comparison between the DTPA aerosol and krypton gas demonstrated a close correlation with respect to regional pulmonary distribution of activity and peripheral lung penetration (n=14,r=0.94,P<0.001 andr=0.75,P<0.0025, respectively). In 169 consecutive patients, DTPA aerosol images performed immediately following perfusion (inhalation scan I) were compared to those carried out on the next day (inhalation scan 11) with respect to image quality and assessment of perfusion-ventilation matches or mismatches. Agreement between inhalation scans I and II with respect to perfusion defects matched or mismatched to ventilation was found in 166/169 (98%) studies. The image quality of inhalation scan I was equal to that of scan II in 72%; inhalation scan I was superior in 11% of cases, while scan 11 was superior in 17%. This submicronic^99mTc-labelled DTPA aerosol is well suited for fast same-day post-perfusion ventilation imaging in patients with clinical suspicion of pulmonary embolism.     

CFD技术在膜式静态水分离器中的应用方法研究

目的 对膜式静态水分离器膜分离过程进行优化设计,保障电解制氧系统中水气混合物的分水效率.方法 尝试了计算流体力学(CFD)技术分析膜分离过程的应用途径,基于Navier-Stokes方程建立了考虑膜渗透影响的流体控制方程,介绍了利用UDF引入质量源项来考虑渗透过程的方法.结果 通过文献算例来验证了分析方法,定量分析了设计参数对分离过程的影响,结果显示渗透系数对于渗透流量以及单位面积渗透速率和膜表面的溶剂浓度的影响非常显著.结论CFD方法能够快速而准确的模拟膜分离过程,研究成果为膜式静态水分离器的优化设计奠定了基础.     

Combined MR imaging and CFD simulation of flow in the human descending aorta

A combined MR and computational fluid dynamics (CFD) study is made of flow in the upper descending thoracic aorta. The aim was to investigate further the potential of CFD simulations linked to in vivo MRI scans. The three-dimensional (3D) geometrical images of the aorta and the 3D time-resolved velocity images at the entry to the domain studied were used as boundary conditions for the CFD simulations of the flow. Despite some measurement uncertainties, comparisons between simulated and measured flow structures at the exit from the domain demonstrated encouraging levels of agreement. Moreover, the CFD simulation allowed the flow structure throughout the domain to be examined in more detail, in particular the flow separation region in the distal aortic arch and its influence on the downstream flow during late systole. Additional information such as relative pressure and wall shear stress, which could not be measured via MRI, were also extracted from the simulation. The results have encouraged further applications of the methods described. J. Magn. Reson. Imaging 2001;13:699-713.     

血管内支架构型变化对血流动力学及支架内再狭窄形成的影响

目的 研究血管内支架的构型变化对血管壁面剪切力、血流速度及流动方式的作用,探讨支架构型对于支架内再狭窄形成的影响.方法 应用三维实体建模软件Pro/engineer wildfire3.0建立5种支架模型,其中A为对照组,B加入横向连接结构,C加入纵向连接结构,D的支架厚度为A的2倍,E的网格密度为A的2倍,将其导入计算流体动力学(computational fluid dynamtics,CFD)软件Ansys11.0-CFX,建立流体模型.设定边界条件后进行计算流体动力学分析,比较不同构型的支架植入后引起的血管壁面剪切力、管腔内血流速度及流动方式的变化.结果 支架模型A、B、C、D、E植入后血管壁面低剪切力区域所占比率分别为:7.78%、6.65%、1.48%、16.52%、12.12%,D、E的低剪切力区域比率明显大于A,B的低剪切力区域比率明显小于A.支架横截面流速矢量(velocity vector)图显示,D、E中的血流低流速涡流区明显大于A,C中低流速涡流区明显小于A.结论 支架构型变化能够引起植入血管血流动力学的明显改变,支架厚度和(或)网格密度增加是引起低剪切力区形成的主要因素,能够促进支架内再狭窄的发生,在支架中加入纵向连接结构能明显减少低剪切力区,可以降低再狭窄形成概率.