Fluid simulation

Introduction

Author: Aurélien RUMIANO

Patient: Pierre Sudre

Parameters of the study

Flow used for the fluid study 15l/min.
Inspiration phase.
Humidity and temperature are not taken into account.

🛑Disclaimer: I am neither a fluid mechanics researcher nor a doctor. The results I obtain using my fluid simulation software may be approximate. The purpose of these fluid simulations is to give you an idea of the air flow and possible problems related to it.

The illustration below represents the nasal cavity, the anterior part in red, the middle meatus in green and finally the inferior meatus in blue.

The following illustration represents the negative of the nasal cavity, that is to say the air which is inside the nasal cavity. All illustrations that follow will be represented in this manner.

The block that sticks the nostrils simply represents the air around it.

CT-SCAN

Côté droit (à gauche sur l'image): On peut voir une obstruction dans la partie antérieur, le cornet inférieur a été largement réduit en volume.
Côté gauche: (à droite sur l'image) Il semble que le cornet inférieur a été un peu réduit en volume.

Airflow velocity

Description & analysis

Les lignes de courant représentent le flux d'air, l'échelle de vitesse allant de 0 à 2,5 m/s.
Les vitesses supérieures à 2,5 m/s sont affichées en rouge.
Le flux d'air est clairement asymétrique, la plupart du flux passe à gauche à cause de l'obstruction dans la partie antérieur côté droit. Toujours côté gauche, le flux est bien réparti entre le méat moyen et inférieur.

Wall Sheer Stress

Description

Les zones colorées en rouge représentent les zones où le WSS est supérieur à 0,2 Pa. C'est-à-dire qu'il s'agit des zones où l'air frotte le plus contre la muqueuse et crée donc le plus de sensation d'air.
On peut voir que les zones où le WSS est le plus élevé se situent principalement dans la partie antérieure. C'est un phénomène normal car c'est là que la section est la plus petite.
Côté gauche les zones de WSS sont correct (vert - jaune au niveau du plancher).
A droite à cause du manque de flux le WSS est très bas sauf avant l'obstruction dans la partie antérieur.
Au niveau du pharynx on peut voir que le WSS est élevé, en effet la taille du pharynx est petite.
Vous souffrez sûrement d'apnée obstructive du sommeil.

Airflow imbalance

81% du flux d'air passe à gauche et seulement 19% à droite, il y a donc un gros déséquilibre.

Nasal resistance

Description and analysis

La résistance totale est d'environ 14 Pa, ce qui est normal. Par contre on peut voir un déséquilibre au niveau de la résistance nasale toujours causé par l'obstruction côté droit. Selon ma petite expérience en simulation de fluides, les valeurs comprises entre 10 et 20 Pa sont normales.

Cross sectiona area

La section transversale culmine à plus de 400 mm² à 30 mm des narines. Ce qui est élevé. Cela correspond à la zone où le plus de volume de cornet a été retiré.
Les données du groupe témoin sont tirées d'une étude, mais j'ai vu des cas non-ENS aux alentours de 300 mm². Je pense donc qu'entre 200 et 300 mm², les valeurs peuvent être considérées comme normales.

Conclusion

Il y a deux problèmes:
1/L'obstruction côté droit en partie antérieur qui crée un gros déséquilibre du flux d'air.
2/Toujours côté droit la grosse réduction en volume du cornet inférieur.
Enfin le pharynx est de très petite taille 91 mm², assez petit pour causer des apnées obstructives du sommeil.
Les valeurs considérées normales sont supérieur à 200mm²