目的本研究基于中国数字化可视人体数据集建立中耳-咽鼓管三维模型,通过计算机数值仿真模拟咽鼓管开放后中耳通气和压力变化过程。在完成仿真模型的基础上,进一步探究咽鼓管各生物力学参数对咽鼓管开放的影响及其相对重要性。方法采用中国数字化可视人体1号完整头部数据集,使用Amira图像处理软件导入图像,采用Geomagic软件对图像进行处理和分割,形成包括咽鼓管、中耳鼓室、乳突气房、鼓膜、听小骨在内的中耳-咽鼓管三维模型。将三维模型导入Hypermesh软件中进行网格划分和分析。采用Abaqus非线性有限元软件进行结构力学计算,用Xflow流体力学软件对气体流动进行模拟和数值仿真。采用流固耦合算法,结合流体力学和结构力学,对咽鼓管开放时的组织变形和中耳压力变化进行了数值模拟。在中耳-咽鼓管模型内设置多个压力监测点,并记录各监测点的压力变化曲线,通过对比数值仿真咽鼓管开放过程后的中耳压力变化进行功能验证。在建立模型的基础上,进一步计算当咽鼓管各个生物力学参数改变时,通过咽鼓管内的气流流量和粘性流动阻力的变化。结果1.本研究建立了包含咽鼓管、中耳鼓室、乳突气房、鼓膜、听小骨在内的中耳-咽鼓管三维模型和中耳通气的数值仿真模型,可模拟仿真咽鼓管开放后的组织变形、及中耳压力变化过程。2.该数值仿真模型可验证咽鼓管的序贯开放机制和乳突的压力缓冲作用。3.咽鼓管各生物力学参数对咽鼓管主动开放的影响:①各咽鼓管生物力学参数中,腭帆张肌肌力大小是影响咽鼓管开放最显著的生物力学参数,其次是咽鼓管黏膜组织的弹性模量和咽鼓管软骨的弹性模量大小。②一定范围内腭帆张肌肌力越大,咽鼓管开放程度越大;超过一定范围,增加腭帆张肌肌力大小不影响咽鼓管开放程度。③腭帆提肌肌力大小对咽鼓管开放程度影响较小。④一定范围内咽鼓管管周粘膜组织弹性模量越大,咽鼓管开放程度越小;超过一定阈值,可显著阻碍咽鼓管开放。⑤一定范围内咽鼓管软骨的弹性模量越大,咽鼓管开放程度越小。⑥黏膜粘附力超过一定阈值时,可显著阻碍咽鼓管开放功能。结论本文基于中国数字化可视人体数据集建立了完整的中耳-咽鼓管三维模型,并利用结构力学和计算流体力学方法对咽鼓管开放过程中的组织变形和中耳压力变化进行了数值模拟。通过解剖和功能验证共同验证了该模型的准确性和可靠性。应用该模型可进一步研究咽鼓管各生物力学参数对咽鼓管开放程度的不同影响。建模和计算仿真可有助于完善对中耳通气的解剖和生理学机制的理解,可为今后中耳通气功能障碍的治疗提供有效靶点,或为选择治疗方式提供理论基础。