隨著社會(huì)人口老齡化程度的加深與各種疾病的多發(fā),吞咽障礙已然成為影響患者生活質(zhì)量的常見疾病。而吞咽障礙的發(fā)生也將直接影響著患者的吞咽能力,故易于吞咽的粘性流體將為吞咽障礙患者飲食提供一種較好的選擇。深入開展口腔環(huán)境下粘性流體的滑移行為研究,將對(duì)吞咽障礙患者在功能食品方面的研發(fā)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。首先,建立舌/上顎微間隙下的擠壓模型及Reynolds方程,通過(guò)數(shù)值方法獲取流量變化;在DHR-2流變儀上研究非牛頓流體的粘度與剪切速率的變化,探討牛頓流體和非牛頓流體流量的影響因素。發(fā)現(xiàn)牛頓流體流量平方的倒數(shù)同載荷和粘度比值和時(shí)間均呈線性函數(shù)關(guān)系;所制備的非牛頓流體近似為冪律流體,其粘度隨脂肪和蛋白質(zhì)含量的增加而增大,而非牛頓流體流量率先高于后低于等效牛頓流體,合理搭配飲食中脂肪與蛋白質(zhì)含量能夠降低進(jìn)餐時(shí)嗆咳風(fēng)險(xiǎn)。其次,建立舌/上顎微間隙下的滑移模型;根據(jù)患者吞咽障礙嚴(yán)重程度劃分吞咽障礙等級(jí)對(duì)應(yīng)的工況參數(shù),通過(guò)有限元方法研究流體壓力分布及摩擦系數(shù)的變化,并探討其影響因素。發(fā)現(xiàn)流體從舌中心沿滑移方向壓力呈先升高后降低的變化,沿垂直于滑移方向壓力呈先平緩后急劇降低的變化;隨著吞咽障礙等級(jí)的升高（... 

【文章來(lái)源】：江南大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Nicosia和Robbins提出的舌/上顎流體模型[10-11]

江南大學(xué)碩士學(xué)位論文2數(shù)值計(jì)算方法來(lái)探討流體粘度和流體密度與吞咽時(shí)間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)當(dāng)流體粘度極小時(shí)，吞咽時(shí)間取決于流體密度，其余情況下吞咽時(shí)間取決于流體粘度。該模型具有較好的應(yīng)用價(jià)值，因而Nicosia[11]后來(lái)再次運(yùn)用該模型對(duì)剪切速率的影響進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。圖1-1Nicosia和Robbins提出的舌/上顎流體模型[10-11]而Nicosia等采用的平行板擠壓流體模型的理論模型早在20世紀(jì)70年代已有提出并得到牛頓流體運(yùn)動(dòng)近似解[12]，后研究人員運(yùn)用四階龍格-庫(kù)塔方法及同倫擾動(dòng)法得出更為精確的解，并進(jìn)一步得出Reynolds數(shù)對(duì)速度分布和壓力變化的影響[13-15]。除了對(duì)上述流體為牛頓流體下的求解外，徐春暉等[16-19]對(duì)二階流體、賓漢流體及冪律流體下的求解也有取得了一定的理論成果。有限元模擬在口腔吞咽時(shí)流體的流動(dòng)行為研究中也起到了一定的推動(dòng)作用。Meng等[20]采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）來(lái)模擬牛頓流體與非牛頓流體在咽部的運(yùn)輸，并證明流體的流變特性會(huì)影響流體食物在咽部運(yùn)輸，通過(guò)該模型同時(shí)也能預(yù)測(cè)流體屬性對(duì)吞咽過(guò)程的影響。為模擬口腔環(huán)境的結(jié)構(gòu)，Mathmann等[21]選取四位成年人（男女各兩人），通過(guò)對(duì)口腔的復(fù)制獲得四組模型，并取四組模型的尺寸平均值建立如圖1-2所示的舌模型。采用CFD進(jìn)行流體流動(dòng)的建模和仿真模擬，獲得舌表面及周邊速度分布情況，揭示酸奶的流體粘度對(duì)舌/上顎間流體速度的影響。圖1-2Mathmann等提出的人舌模型[21]緣于人真實(shí)口腔環(huán)境的復(fù)雜性，需建立相對(duì)完善的生物體組織。Mizunuma等[22]通過(guò)獲取口腔模型的切片圖并使用3DImaging軟件進(jìn)行三維模型的重建，最終獲得口腔吞咽的簡(jiǎn)化模型，隨即對(duì)果凍的吞咽進(jìn)行了有限元模擬，同時(shí)討論了果凍硬度對(duì)吞咽的

第一章緒論3影響。Sonomura等[23]在Mizunuma等提出的有限元模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，將外部實(shí)體元素設(shè)定為外殼元素，并獲得如圖1-3所示改進(jìn)后的口腔吞咽簡(jiǎn)化模型。在該模型中，舌由主體部分（其上表面沿著中心存在一條凹線）與移動(dòng)表面兩部分組成，通過(guò)這兩部分的組合運(yùn)動(dòng)使得舌/上顎后端產(chǎn)生擠壓運(yùn)動(dòng)，并成功的將流體吞入咽部。該模型對(duì)吞咽異常的兩種情況進(jìn)行了模擬，并發(fā)現(xiàn)流體流動(dòng)與吞咽速度、流體粘度及流體食物體積相關(guān)。圖1-3Sonomura等改進(jìn)后口腔吞咽的簡(jiǎn)化模型[23]此外，可采用有限元方法再現(xiàn)咀嚼和吞咽過(guò)程中自由表面的復(fù)雜性。Andrew等[24]提出了人體吞咽的仿真模擬，采用有限元方法建立了口腔中舌、上顎、骨骼等結(jié)構(gòu)的三維模型，并使用平滑粒子流體動(dòng)力學(xué)（SPH）模擬流體流動(dòng)。Wang等[25]繼續(xù)運(yùn)用SPH建模進(jìn)行吞咽模擬，并發(fā)現(xiàn)舌根部體積的減少可導(dǎo)致口腔吞咽過(guò)程中殘?jiān)脑龆�。除上述的�?shù)值計(jì)算與仿真模擬外，通過(guò)搭建體外測(cè)試平臺(tái)來(lái)研究口腔環(huán)境下流體流動(dòng)行為也是一種行之有效的手段。Redfearn等[26]搭建了機(jī)械體外裝置來(lái)模擬口腔整體結(jié)構(gòu)，而舌/上顎的吞咽模型裝置如圖1-4所示。在該裝置中舌/上顎由有孔硅膠與固定平板組成，角度θ的大小也決定了口腔中流體流量的多少，采用步進(jìn)電機(jī)的控制能夠獲得所需的舌運(yùn)動(dòng)，從而來(lái)模擬舌/上顎間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。圖1-4Redfearn等提出的舌/上顎的吞咽模型裝置[26]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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