国际耳鼻咽喉头颈外科杂志 ›› 2025, Vol. 49 ›› Issue (4): 187-.

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3D打印仿生鼻腔模型:鼻阻力与流体力学验证——解剖生理双比较分析

  

  • 出版日期:2025-07-16 发布日期:2025-08-18

  • Online:2025-07-16 Published:2025-08-18

摘要: 目的 构建3D打印高仿真仿生鼻腔模型,通过解剖结构与生理功能的双重验证体系,量化评估其鼻阻力特征及流体力学性能,为鼻腔手术数字化评估提供理论支撑。方法 采用CT薄层扫描技术获取人体鼻腔DICOM数据,经Fireplus3D医学影像系统进行三维重建,通过熔融沉积成型技术制备仿生鼻腔模型。对打印模型实施二次CT扫描,与原始鼻腔数据进行解剖参数比对分析;同步开展鼻腔与3D模型的鼻阻力动态检测及计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟。结果 解剖学验证表明,3D打印鼻腔模型在关键结构参数上高度还原真实鼻腔:鼻根部至鼻道后缘距离误差仅0.36%(绝对误差0.28 mm),鼻道后端宽度误差1.12%(绝对误差0.28 mm),双侧上颌窦体积误差3.81%(最大绝对误差1.244 cm³),整体解剖测量平均误差为1.76%(范围0.36%~3.81%),证实其对狭窄腔道和复杂空腔的形态学复现能力符合临床要求。然而在生理功能测试中,模型鼻阻力值与真实数据存在中度偏差(平均误差16.2%),其中吸气总计误差14.3%,而呼气总计误差显著升高至21.1%(左侧呼气偏差最高达23.6%),提示需优化气道表面处理及流体动力学设计以提升呼气相模拟精度,CFD模拟显示气流场分布模式一致性达92.3%。结论 本研究首次建立解剖-功能双维度验证体系,证实3D打印鼻腔模型在形态学和生物力学层面的高度仿真性,其量化验证方法可为个性化鼻腔手术规划及术后功能预测提供可靠实验模型。

关键词: 模型, 鼻腔, 流体力学, 三维打印, 鼻阻力