流体シミュレーション

はじめに

著者：Aurélien RUMIANO

患者：Pierre Sudre

研究のパラメータ

流体研究に使用した流量 15l/min。
吸気相。
湿度と温度は考慮していません。

🛑免責事項：私は流体力学の研究者でも医師でもありません。流体シミュレーションソフトウェアを使用して得られた結果は、近似的なものである可能性があります。これらの流体シミュレーションは、空気の流れと、それに関連する可能性のある問題について理解してもらうことを目的としています。

下の図は鼻腔を表しており、前方部分を赤色、中鼻道を緑色、最後に下鼻道を青色で示しています。

次の図は鼻腔の負の部分、つまり鼻腔内にある空気を表しています。以降のすべての図もこの形式で示します。

鼻孔に付着しているブロックは、単にその周囲の空気を表しています。

CTスキャン

右側（画像では左）: 前方に閉塞が見られ、下鼻甲介の容積は大幅に減少しています。
左側（画像では右）: 下鼻甲介の容積はやや減少しているようです。

気流速度

説明 & 分析

流線は空気の流れを表しており、速度スケールは0～2.5 m/sです。
2.5 m/sを超える速度は赤色で表示されます。
空気の流れは明らかに非対称で、右側前方の閉塞のため、流れの大部分が左側を通過しています。左側では、流れは中鼻道と下鼻道に適切に分散されています。

壁面せん断応力

説明

赤色の領域は、WSSが0.2 Paを超える部分を表しています。つまり、空気が粘膜に最も強く接触し、空気の流れを最も強く感じる部分です。
WSSが最も高い領域は、主に前方に位置していることが分かります。断面積が最も小さいのがこの部分であるため、正常な現象です。
左側のWSS領域は適正です（床面では緑～黄色）。
右側は流れが不足しているため、前方の閉塞部を除いてWSSは非常に低くなっています。
咽頭部ではWSSが高いことが分かります。実際、咽頭の大きさが小さいためです。
閉塞性睡眠時無呼吸症候群の可能性が高いでしょう。

気流の不均衡

空気の流れの81%が左側を通過し、右側はわずか19%であるため、大きな不均衡があります。

鼻腔抵抗

説明と分析

総抵抗は約14 Paで、正常です。ただし、右側の閉塞が原因で、鼻腔抵抗に不均衡が見られます。流体シミュレーションに関する私のわずかな経験によれば、10～20 Paの値は正常です。

断面積

横断面積は、鼻孔から30 mmの位置で400 mm²を超えて最大になります。これは大きな値です。下鼻甲介の容積が最も多く除去された領域に相当します。
対照群のデータはある研究から引用したものですが、ENSではない症例で約300 mm²の例も見てきました。したがって、200～300 mm²の値は正常と考えられると思います。

結論

問題は2つあります:
1/前方右側の閉塞により、空気の流れに大きな不均衡が生じています。
2/同じく右側で、下鼻甲介の容積が大幅に減少しています。
さらに、咽頭の大きさは91 mm²と非常に小さく、閉塞性睡眠時無呼吸症候群を引き起こすのに十分な小ささです。
正常と考えられる値は200mm²を超えます