基于计算流体力学良性前列腺增生术后尿流动态模拟与分析

背景:良性前列腺增生(BP购买MLN4924H)是老年男性的常见疾病。其在形态学上是由于前列腺移行带和尿道周围区域的上皮组织和纤维肌肉组织的无调节增生所导致的前列腺良性增大。良性前列腺增生手术的目的主要在于切除增生的前列腺组织,解除梗阻并使尿道阻力变小。在手术前后前列腺尿道形态会发生改变。对于术后尿流动力学的评价以往只局限于获取最大尿流率(Qmax)、膀胱压力等尿动力学数据。随着医学图像三维重建技术(3DR)及计算流体力学(CFD)在疾病分析中的广泛应用。越来越多的研究者利用计算流体力学分析软件,模拟分析心血管系统、呼吸系统、泌尿系统中遇到的流体力学问题。对于良性前列腺增生术后尿流动力学改变的研究,有研究者已经探讨过二维模拟的可行性,但对于三维模型的建立及动态计算流体力学的模拟研究较少。目的:基于计算流体力学技术,探讨建立良性前列腺增生术后真实形态的后尿道三维流体力学模型,模拟动态排尿过程并对计算结果进行描述分析。方法:选取我院患有良性前列腺增生并接受经尿道前列腺绿激光选择性气化术(PVP)的一名患者。在术后一个月时分别行MRI及尿动力检查。基于MRI影像学资料利用Mimics软件进行后尿道三维建模,并将其导入至Fluent软件中,基于尿动力学数据设置边界条件等参数进行计算流体力学瞬时模拟。根据计算结果以最大尿流率时刻进行结果展示,绘制不同平面及正中矢状面云图BIOPEP-UWM database。计算排尿过程中后尿道压力梯度。探究分析涡流存在的位置及后尿道压力随时间的变化。结果:1.建立了能够真实反映术后前列腺部尿道形态的后尿道三维流体力学模型。2.模拟了动态排尿过程,并绘制了尿液三维运动轨迹图、压力、速度及速度矢量云图、湍流动能和湍流强度云图、角速度云图。3.计算得到排尿过程中后尿道压力梯度变化图。结论:基于患者术后MRI影像学资料对患者后尿道进行三维建模,并利用计算流体力学技术对后尿道的内部流场进行了动态数值模拟,模拟了整R428分子式个排尿过程。对后尿道的尿流形态开展初步研究,观察到后尿道涡流现象,研究了后尿道压力梯度变化。研究结果未来有望作为参考为患者设计个性化的手术方案,并为患者术后手术效果评估提供新的思路。