通过计算流体动力学的术前和术后鼻腔解剖学的比较
Eric Segalerba1, Gabriele Dini Ciacci2, Maurizio Quadrio3
1Department of Civil, Chemical and Environmental Engineering, University of Genova, Via Montallegro, 1, 16145, Genoa, Italy.
Biomechanics and modeling in mechanobiology
|October 30, 2023
概括
鼻腔呼吸困难需要准确的诊断和手术规划. 这项研究表明,用于模拟气流的方法显著影响了手术前和手术后鼻腔解剖结果的比较.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 呼吸系统生理学 呼吸系统生理学
- 计算流体动力学的流体动力学.
背景情况:
- 鼻腔呼吸困难 (NBD) 很常见,难以诊断,手术失败率很高.
- 计算流体动力学 (CFD) 用于NBD诊断和手术规划,通过比较手术前和手术后的虚拟手术结果.
- 目前的比较方法假设在不同的解剖评估中得到一致的结果,突出显示了理解呼吸功能驱动因素的差距.
研究的目的:
- 建立使用CFD进行鼻腔气道分析的标准化和有意义的比较方法.
- 调查不同全球流量约束对手术前和手术后鼻腔解剖学的比较的影响.
- 为了确定最合适的流量约束,以准确评估鼻呼吸功能.
主要方法:
- 利用CT扫描来创建患者特定的手术前鼻腔解剖.
- 进行虚拟手术以生成术后解剖学.
- 采用最先进的CFD模拟,在三个总体约束下获得稳定的灵感:恒定压力下降 (CPD),恒定流速 (CFR) 和恒定输入功率 (CPI).
主要成果:
- 根据应用的流量约束类型,观察到关键结果指标 (流量,压力下降,鼻腔阻力) 的显著差异.
- 全球和本地空气流特征都受到所选模拟约束的影响.
- 恒定压力下降 (CPD) 方法被发现是最不适合比较手术结果的方法.
结论:
- 在CFD模拟中选择流量约束对评估鼻腔气道功能和评估外科手术的评估产生重大影响.
- 恒定流速 (CFR) 和恒定输入功率 (CPI) 是更适合在NBD诊断和手术规划中进行有意义的比较的约束.
- 模拟参数的标准化对于可靠地解释鼻科CFD结果至关重要.
