Wprowadzenie
W końcu udało mi się stworzyć model 3D mojej jamy nosowej, który można wykorzystać w oprogramowaniu CFD.
Dla osób, które nie wiedzą, czym jest CFD: to skrót od Computational Fluid Dynamics, czyli mechaniki płynów obliczeniowych, zajmującej się badaniem płynów — w naszym przypadku powietrza.
Przyjąłem natężenie przepływu 15 l/min i nie zastosowałem warunków temperaturowych na ścianach.
Dla informacji: każde nozdrze ma powierzchnię około 68 mm², a początek mojej gardzieli — 420 mm². Moje pole przekroju poprzecznego możesz zobaczyć tutaj, w moim poprzednim artykule.
Wyniki
W tym widoku przepływ powietrza przedstawiono za pomocą cienkich rurek. Widzimy, że niemal cały przepływ przechodzi przez przewód nosowy środkowy z prędkością od 1,5 do 2 m/s. Natomiast w obszarze przewodu nosowego dolnego przepływ powietrza jest niemal zerowy, a prędkość bardzo niska — poniżej 0,5 m/s. W pobliżu nozdrzy w niektórych obszarach prędkość jest dość wysoka i wynosi około 3 m/s.
To samo dotyczy lewej strony.
W tym widoku jama nosowa jest pokazana w przekroju: po lewej stronie ilustracji znajduje się obszar w pobliżu nozdrza, a po prawej — w pobliżu gardzieli. Widzimy tylko prędkość, a nie ilość przepływającego powietrza, i obserwujemy to samo co w innych widokach: bardzo niską prędkość w przewodzie nosowym dolnym, mimo implantu w prawej ścianie nosa.
Interpretacja wyników
Wyniki nie są szczególnie zaskakujące — niektóre badania prowadzą do tego samego wniosku na temat rozkładu przepływu powietrza. Na przykład w tym badaniu pokazano to samo: znaczne zmniejszenie przepływu powietrza w przewodzie nosowym dolnym (25,8% ± 17,6%). Wykazano również zmniejszenie naprężenia stycznego przy ścianie (WSS) w obszarze przewodu nosowego dolnego, czyli siły tarcia działającej na ściany błony śluzowej. Mniejsze naprężenie styczne oznacza słabsze odczuwanie przepływu powietrza. Nie mam pewności, ale mniejsza ilość przepływającego powietrza i niższa prędkość oznaczają mniejsze naprężenie styczne przy ścianie. W mojej symulacji nie mogłem zmierzyć naprężenia stycznego przy ścianie z powodu ograniczeń oprogramowania, ale skoro prędkość i przepływ powietrza w przewodzie nosowym dolnym są bardzo niskie, możemy powiedzieć, że tak samo jest z WSS. Zgodnie z tym samym badaniem objawy „duszności” i „zbyt otwartego nosa” również wykazywały istotną korelację ze szczytową wartością WSS wokół małżowiny nosowej dolnej. Innymi słowy, mniejsze WSS w obszarze przewodu nosowego dolnego oznacza silniejsze objawy duszności i większe odczucie, że nos jest zbyt otwarty.
Wnioski i następny krok
Teraz, gdy wyraźnie widzimy, że jednym z problemów związanych z ENS jest rozkład przepływu powietrza, spróbuję go poprawić za pomocą wirtualnych implantów umieszczonych w różnych obszarach. Celem jest oczywiście zbliżenie się do rozkładu przepływu powietrza występującego w zdrowym nosie.
Ograniczenia
Dla jasności: nie jestem badaczem ani specjalistą od CFD, więc wyniki mogą być błędne z wielu powodów. Jeśli zauważysz błąd w przyjętych warunkach lub rozumowaniu, skontaktuj się ze mną.