随着医学影像技术的发展,利用多排CT一次扫描就可获得高分辨率的薄层图像成为可能,这为利用连续完整的CT图像进行气道树的三维提取提供了强有力的支持,也使使用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)对气道进行空气流动的流动特性分析成为可能。目前临床上使用的肺功能检查,虽然可以得到呼吸的部分参数,但是很难获得空气在人体气道树内流动的具体情况。本文使用的计算流体力学可以更好的研究人体气道树内具体的流动细节。在本文的研究中,将从CT图像中提取出下呼吸道的主气管和支气管,并建立3D模型,根据潮气量确定入口流速,使用层流模型计算出气管内气体流速、壁面压力、壁面剪切应力、流量分布等参数,同时分析角度,入口流速等参数对气道树内空气流动的影响。真实模型的重建使用的是1mm断层的DICOM格式的CT断层图像,将图像导入Mimics软件分割,之后导入Solidworks软件进行格式转化,之后设置网格、出入口等,最后导入ANSYS Fluent。为了观察肺部疾病对气流的影响,本文针对三例健康研究对象、六例气管支气管疾病(Tracheal Bronchus)患者和五例间质性肺疾病(Interstitial Lung Disease)患者,提取模型并计算出模型中的速度和压力的分布,然后,同健康研究对象模型进行相比。找到健康模型和病患模型之间的差异。判断这些疾病对各项力学参数的影响。同时三个健康研究对象的气道树模型被用于研究不同颗粒直径的颗粒对沉降的影响,三例模型在稳定入口的情况下注入不同粒径的颗粒并观察之间的异同。结果表明,和截断的模型相比完整模型更稳定更加接近于真实情况,这也说明了在分析中提取更多级气管是必要。同时,证明了使用速度出口模型和入口速度模型在数值相似的情况下所得结果相差不多。在气管性支气管患者的异常支气管处会出现高的气流流速,而且可能导致左右主支气管截面减小。肺间质疾病患者的分析可以知道炎症可能导致图像分割不完整。颗粒沉降分析中发现颗粒直径对颗粒在气道表面的沉降有很大的影响,总体上说,比较大粒径的颗粒沉降效率比较高。总之,计算流体力学分析可以提供更多的定量化空气流动的参数,这些定量化信息可以将人们认识病理情况下通气功能的改变,同时,通过患者的气道树模型和正常人的气道树模型进行对比,对揭示一些疾病的发病机理有很大帮助。