患者固有モデルを用いた鼻呼吸および口呼吸者の気流力学に関する計算的研究

科学分野:

• 歯科矯正学
• 耳鼻咽喉科学
• 生体医工学
• 計算流体力学（CFD）

背景:

• 呼吸パターンは、頭蓋顔面の成長と発達に大きく影響を与えるが、これは継続的な議論のテーマである。
• 気道形態と気流力学の理解は、呼吸関連障害の診断と治療にとって極めて重要である。

研究 の 目的:

• 正常な鼻呼吸の個人と鼻閉塞の個人との間で、気道形態と気流力学を分析および比較すること。
• 鼻閉塞の程度の変化が咽頭気道内の気流パターンに及ぼす影響を調査すること。

主な方法:

• 気道のセグメンテーションに高解像度コンピューテッドトモグラフィー（CT）スキャンを利用した。
• 呼吸パターンと鼻閉塞によって分類された5人の患者（18〜28歳）に計算流体力学（CFD）解析を適用した。
• 気流パターン、速度分布、壁せん断応力（WSS）、および気道抵抗を評価した。

主要な成果:

• 咽頭気道の内部における不均一な速度分布が、鼻腔の解剖学的構造によって影響を受けることを実証した。
• 鼻閉塞の様々なグレードにわたって、流れのパラメータ（速度流線、WSS、圧力降下）に顕著な変動が観察された。
• 閉塞した鼻道における気流特性の変化を特定した。

結論:

• CFDは、生理学的および病理学的な呼吸が気道力学に及ぼす複合的な影響に関する貴重な洞察を提供する。
• 速度流線のような気流パターンとパラメータは、臨床症状（例：嗅覚脱失）の支持的な指標として機能することができる。
• CFDの非侵襲的な性質は、気道流の挙動の現実的な評価を可能にする。