Einführung

Zunächst: Was ist Flowgy? Flowgy ist eine Software für die CFD der Nasenhöhle mit Werkzeugen für virtuelle Operationen. In diesem Artikel vergleiche ich die Ergebnisse, die ich mit meiner Industriesoftware (Onshape und Simscale) erhalten habe, mit den Ergebnissen von Flowgy. Ich möchte Prof. Manuel Burgos dafür danken, dass er mir die Software geliehen und meine Fragen beantwortet hat.

Ich habe in beiden Programmen die Maximalgeschwindigkeit auf 3,25 m/s eingestellt. Wir sehen dasselbe: Der größte Teil des Luftstroms verläuft durch den mittleren Nasengang. Bei Flowgy habe ich nur den Luftstrom in der linken Nasenhöhle angezeigt, um besser erkennen zu können, was vor sich geht.

Schnitte – Geschwindigkeit

Der Hauptunterschied zwischen den beiden Ansichten ist die Maximalgeschwindigkeit: In Simscale ist sie auf 3,5 m/s und in Flowgy auf 2,5 m/s eingestellt, weil ich in Flowgy keine 3,5 m/s einstellen konnte. Aber man kann ungefähr dasselbe erkennen: Die Geschwindigkeit des Luftstroms ist im unteren Nasengang deutlich geringer. Es ist beruhigend, dasselbe zu sehen, denn das bedeutet, dass das 3D-Modell meiner Nasenhöhle ziemlich genau war.

Wandschubspannung

Das wirklich Interessante an Flowgy ist nun, dass weitere Daten verfügbar sind. Einer davon, der im ENS-Kontext besonders interessant ist, ist die Wandschubspannung (Wall Shear Stress, WSS). Ich habe die WSS bereits in anderen Artikeln erwähnt. Ich werde etwas genauer erklären, was die WSS ist und warum sie im ENS-Kontext besonders interessante Daten liefert. Die WSS ist der Druck, den der Luftstrom auf die Wände ausübt; die Einheit ist Pascal (Pa). Je höher der Geschwindigkeitsgradient in Wandnähe, desto höher die WSS. Dieser Wert ist wichtig, weil die WSS das Luftstromgefühl vermittelt.

Ein Druck von mehr als 1 Pa wird rot dargestellt. Man sieht, dass die maximale WSS hauptsächlich im vorderen Bereich und auch im mittleren Nasengang liegt, was der Geschwindigkeit des Luftstroms entspricht. Wir möchten also eine bessere Verteilung der WSS zwischen dem mittleren und dem unteren Nasengang erreichen. Das werde ich im nächsten Artikel mit virtuellen Implantaten versuchen.

Luftfeuchtigkeit des Luftstroms

In dieser Ansicht wird die Luftfeuchtigkeit des Luftstroms dargestellt. Wir sehen natürlich, dass sie beim Durchströmen der Nasenhöhle zunimmt. Im letzten Schnitt beträgt die Luftfeuchtigkeit eines Teils des Luftstroms 92 %. Die Werte sind sicherlich nicht sehr genau. In den Simulationsparametern ist die Schleimhaut standardmäßig auf 100 % Luftfeuchtigkeit eingestellt, was angesichts der durch ENS häufig trockenen Schleimhaut etwas optimistisch ist. Gleichzeitig ist die Luftfeuchtigkeit der eingeatmeten Luft auf 20 % eingestellt, was pessimistisch ist, da die Außenluft oft feuchter ist. Interessant wird der Vergleich vor und nach dem Einsetzen der virtuellen Implantate sein, daher sind die Eingangsparameter nicht so wichtig.

Temperatur des Luftstroms

Dasselbe gilt hier für die Temperatur des Luftstroms. In den Simulationsparametern ist die Schleimhaut auf 309,65 °K eingestellt, also 36,65 °C. Die eingeatmete Luft ist auf 21,15 °C eingestellt. Auch die Schleimhauttemperatur ist im ENS-Kontext möglicherweise etwas optimistisch. Ich denke, dass der Eingang der Nase aufgrund des fehlenden Schleimhautgewebes kälter ist. Ich kann das jedoch nicht quantifizieren, und es hängt von der Aggressivität der Turbinektomie ab. In dieser Darstellung ist die Mindesttemperatur auf 300 °K (27 °C) eingestellt und blau dargestellt.

Fazit: Wie geht es weiter?

Flowgy liefert uns wirklich interessante Daten, die für den Vergleich vor und nach dem Einsetzen virtueller Implantate wertvoll sein werden. Ich werde im nächsten Artikel darüber sprechen, aber ich denke, dass Nasenoperationen im Jahr 2022 nicht mehr durchgeführt werden sollten, ohne zuvor eine virtuelle Operation durchgeführt zu haben, um zu sehen, wie sich der Luftstrom, die WSS usw. entwickeln …
Nun werde ich versuchen, virtuelle Implantate zu entwerfen, um die Verteilung des Luftstroms, der WSS usw. zu verbessern …