多层结构气道力学行为受平滑肌层收缩和纤维化影响的数值模拟研究

项目名称： 多层结构气道力学行为受平滑肌层收缩和纤维化影响的数值模拟研究

项目编号： No.11402037

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 石晓灏

作者单位： 常州大学

项目金额： 26万元

中文摘要： 由于气道具有复杂的生理结构，其在体的力学行为很难通过实验实时观测。因此，数值模型仍然是呼吸力学研究中的重要手段。现有的气道数值模型大多注重解剖结构的精准，对气道管壁的组织和力学特征，尤其是气道平滑肌层的组织构造和收缩功能考虑较少。显然，这类模型与体内的气道相差较远，难以较准确地模拟真实气道在生理和病理活动中的行为，特别是病理情况下产生的特殊力学行为，如与哮喘病相关的气道过度和/或不均匀收缩等。鉴于此，本课题拟从复合材料力学数值模拟的角度出发，基于气道解剖结构和生理功能构建具有平滑肌收缩功能的多层结构气道数值模型，研究气道管壁残余应力、平滑肌收缩以及气道重塑和纤维化对该模型力学行为的影响，进而模拟不同病理情况下的气道力学响应。本研究所构建的多层结构气道数值模型将有助于从生物力学角度进一步深入了解阻塞性呼吸道疾病的病理过程和发病机制，为临床诊断和治疗提供科学依据。

中文关键词： 气道平滑肌；数值模拟；螺旋结构；平滑肌方向；纤维化

英文摘要： Numerical simulation has been an important approach in the study of respiratory mechanics because of the great challenge to experimentally assess the in vivo mechanical behaviors of the complex airways system. However, the current numerical models mainly

英文关键词： Airway smooth muscle；Numerical simulation；Spiral-shaped structure；Smooth muscle orientation；Fibrosis