手法淋巴引流的皮肤软组织力学建模与淋巴动力学有限元分析

背景:手法淋巴引流(Manual Lymph Drainage,MLD)作为淋巴水肿重要且有效的治疗措施,主要由护士实施操作。目前,主要通过临床疗效来评估MLD的有效性,导致其临床异质性明显、缺乏量化方案。研究其作用机理对于方案优化具有重要意义,然而面向该手法的真实世界研究存在技术与伦理的局限性。目的:为明确MLD治疗0-III期淋巴水肿的生物力学作用机理,本文旨在通过有限元仿真技术,从生物力学角度揭示护士进行MLD操作时,MLD作用于0-III期淋巴水肿皮肤与毛细淋巴管的力学响应与淋巴微循环的淋巴动力学效应。方法:本文提出一种面向MLD治疗淋巴水肿的生物力学效应的有限元分析方法。首先,通过文献研究分析并整理0-III期淋巴水肿皮肤、毛细淋巴管与淋巴液的生物力学参数。其次,采用结biliary biomarkers构静力学分析方法,探究MLD对皮肤与毛细淋巴管的力学效应;采用热力耦合分析方法,探究MLD治疗过程中皮肤的温升情况;采用流固耦合分析方法,探究淋巴微循环的淋巴动力学效应。并使用有限元分析软件ANASYS开展了上述的结构静力学、热力耦合与流固耦合的可视化量化研究。结果:本文基于有限元法,进行了结构静力学分析、热力耦合分析与流固耦合分析,分析了MLD治疗淋巴水肿的生物力学效应。具体结果如下:1.相同的毛细淋巴管压缩率下,淋巴水肿分期与皮肤总变形、外部压力呈正相关关系。在毛细淋巴管管腔闭合的情况下,0-III期淋巴水肿皮肤需要的总变形分别为:0期2.343 mm、I期3.461 mm、II期5.477 mm和III期7.842 mm。且导致管腔闭合的外部压力分别为:0期26 mm Hg、I期32 mm Hg、II期44 mm Hg和III期61 mm Hg。管腔闭合前存在结构“失稳”的临界状态,临界状态下的外部压力分别为:0期21 mm Hg、I期27 mm Hg、II期36 mm Hg和III期50 mm Hg。2.皮肤温升受淋巴水肿分期影响较小,温升与MLD循环治疗次数、压力呈正相关关系。在27 mm Hg三循环的MLD治疗下,0-III期淋巴水肿的表皮温升0.018-0.019℃,真皮温升0.005℃,皮下组织温升0-0.001℃;表皮为波动性温升并出现三个峰值((0.014℃、0.017℃、0.019℃),真皮为持续线性温升,皮下组织无明显温升;10 mm Hg可导致表皮温升0.007℃,而100 mm Hg可导致其温升0.067℃。3.MLD治疗后,淋巴液流速明显增加;初始流速与管腔压缩率越大,治疗后的淋巴液流速与流体压力越大。初始流速为6.Adavosertib化学结构7 mm/s时,治疗后增加至11.23-13.19mm/s;压缩率≥40%时,流体压力可超过瓣膜开放压力实现回流;40%压缩率所需的外部压力为:0期11 mm Hg、I期15 mm Hg、II期21 mm Hg和III期28 mm Hg。结论:本文基于有限元分析明确了MLD治疗0Empagliflozin生产商-III期淋巴水肿的生物力学效应,可以为MLD方案的量化与智能化发展提供理论与数据参考。结论如下:1.在保证治疗的有效性与安全性的情况下,护士操作MLD安全且有效的压力为:0期11-21 mm Hg,I期15-27 mm Hg,II期21-36 mm Hg与III期28-50 mm Hg。2.在具备可视化的条件下,建议护士应根据患者分期选择合适的MLD压力与治疗时长,从而降低患者皮肤与微循环结构受损风险。3.MLD带来的效益会因为淋巴水肿自身的持续性皮肤纤维化增厚而降低,因此严格评估患者皮肤,最大程度实现消肿治疗,减轻患者治疗负担促进康复,对MLD精准治疗具有重要意义。