It is an article generated by AI based on my study.
I have corrected a few approximations and errors.
空鼻综合征（ENS）是医学领域最令人困惑、最令人痛苦的疾病之一。接受鼻部手术、通常是为了改善呼吸的患者，术后却陷入无法呼吸的矛盾感受。尽管鼻腔在生理上是开放的，他们仍会感到窒息、长期干燥，以及一系列令人衰弱的其他症状。
如今，一项利用先进气流计算机模拟开展的新研究，为这一谜团带来了新的认识。在创建患者鼻腔的详细三维模型后，研究人员（也就是我 ^^）在这项小规模试点研究中，得以找出与症状严重程度相关的具体解剖和空气动力学特征。本文将解析这项前景可观的研究中最具影响力的四项发现。
这项研究最重要的突破，是不仅关注切除了什么，也关注留下了什么。
研究人员发现，ENS严重程度最可靠的单一预测因素，是鼻腔黏膜的总剩余表面积——鼻腔内部那层细腻且具有功能的内衬。虽然被切除组织的体积也会发挥作用，但研究发现，保留黏膜表面与更好的治疗结果之间存在更强的统计学关联。事实上，这是研究中唯一达到统计学显著性的发现（相关性 r = -0.5, p值 = 0.034). 研究人员用非常明确的措辞阐述了这一发现的重要性：
黏膜保留得越多，ENS6Q 评分就越低，而不论其他结果如何。换句话说，一名患者即使接受了比另一名患者更彻底的鼻甲切除术，但只要其剩余黏膜更多，症状仍会更少。
这一发现至关重要，因为它将手术重点从外科医生切除组织的体积，转向对剩余功能性、感觉性表面积的精细保护。
与直觉相反，研究发现了一个明显趋势：天生平均鼻腔横截面积更大的患者，往往报告的症状更少。
这乍看似乎自相矛盾。毕竟，可能导致 ENS 的手术本身，就是通过增大鼻腔横截面积来发挥作用的。然而，这项研究发现该相关性接近统计学显著性阈值（p值 = 0.0848)，并给出了清晰的解释：天生鼻腔更大的人（由于腭部更宽等因素），从一开始就拥有更大的黏膜总表面积。
这种更大的功能性组织初始“储备”，可能使他们更能抵御鼻甲切除术的影响。这有助于解释为什么两个人接受类似手术后，结果却可能截然不同。起初拥有更多黏膜面积的人，可能更能承受手术带来的改变，而不会出现严重的 ENS 症状。
研究人员还注意到一个趋势，表明气流不平衡可能会导致症状，但在这项小样本研究中，相关性较弱，未达到统计学显著性。
研究测量了通过鼻腔两侧的气流比例。数据显示存在弱正相关（r = 0.246，p值 = 0.31）：气流越不平衡，即一侧接收的气流明显多于或少于另一侧，症状评分就越高。
虽然这一发现还需要在更大规模的研究中得到证实，但它指向了一个重要概念：舒适呼吸所依赖的可能不仅是进入肺部的空气量，还包括气流的质量和对称性。高度不对称的气流模式可能造成呼吸不适感，加重整体上无法正常呼吸的感觉。
研究还发现了一个看似矛盾的结果：鼻阻力越高，症状评分往往越高。
这对一种普遍假设提出了挑战：ENS纯粹是阻力过低的问题，即空气过于容易通过鼻腔，以至于无法被正确感知。虽然这一特定相关性并未达到统计学显著性，但它突显了鼻腔空气动力学中复杂的物理机制。
研究人员为这一观察结果提出了几种可能的解释。首先，他们的模拟纳入了咽部（鼻腔后方的喉部区域），这可能会影响总阻力的计算。更重要的是，这一发现很可能是更主要因素的反映：鼻腔更大具有保护作用，而鼻阻力也恰好更低。
这项研究清楚表明，ENS 的严重程度是一个复杂问题，影响因素远不止切除了多少鼻甲组织。黏膜表面的保留、对称气流的维持，甚至患者术前的解剖结构，都发挥着关键且以往被低估的作用。
虽然样本量较小意味着其中一些发现仍属初步结果，但该研究清晰地区分了黏膜表面积这一具有统计学显著性的强信号与其他较弱的相关性，为未来研究提供了关键路线图。其最重要的信息是，在任何鼻部手术中，都应将尽可能保留黏膜表面积作为首要目标，以尽量降低ENS的风险。
随着我们对鼻腔空气动力学的理解不断深入，未来的手术技术将如何发展，以更好地保护患者免受这种毁灭性疾病的侵害？
在上一篇文章中，我通过添加植入物进行了虚拟手术。这次我保留之前的植入物，并在左侧再添加一个植入物，重新进行了虚拟手术。这一侧的气流在中鼻道和下鼻道之间分布最不均匀。因此，我希望通过这个新植入物加以改善。
该切面位于前部稍后方，蓝色表示之前的植入物，红色表示我刚刚添加的植入物。我设计这个植入物时，试图更好地遵循上一篇文章中提出的原则，即鼻腔内各处壁面之间都保持1.5至3毫米的距离。我们可以清楚地看到，这里并没有做到这一点。
在红圈区域，我们可以看到气流增加（流线更多）。增幅不大，但具有明显意义。
在中间的图示中，我们可以看到，在下鼻道处进行虚拟植入后，有一片区域从浅蓝色变为绿色，但变化相当细微。这是非常轻微的变化。
我们可以看到，在第一张植入虚拟植入物的视图中，WSS有所增加（红色箭头）。这并不令人意外，因为植入物使鼻壁更靠近气流。另一方面，令人失望的是下鼻道没有任何变化，气流增加并未转化为WSS增加。我认为气流增幅还不够大，因此在WSS方面看不到显著变化。
我已经在上一篇文章中谈到过这一点，我认为恢复壁面之间的“理想”距离（1.5至4毫米）非常重要。这也是我尝试通过这个新的虚拟植入物实现的目标。在我看来，这一理想距离必须在鼻腔的各个位置恢复。我认为这是改善以下几个关键点的最佳策略之一：
鼻腔解剖结构发生快速变化后，身体正是这样做的，例如鼻中隔偏曲后。事实上，鼻中隔偏曲与泡状鼻甲的形成之间存在相关性[1]。在这项研究中，作者写道：
“我们还发现，鼻甲的存在（单侧鼻甲或优势鼻甲）与鼻中隔凸面向远离该鼻甲的方向偏曲之间存在很强的关系（P < .0001）。然而，我们还发现，鼻甲（单侧鼻甲或优势鼻甲）的内侧面与相邻鼻中隔表面之间始终保持着鼻腔气道。”
我们可以这样理解： “身体”这样做是为了恢复壁面之间的理想距离。如果它确实这样做了，那么这肯定具有一定的作用。
添加这个虚拟植入物并没有显著改变气流，不过，我认为这种优化是有用的。请注意，我在文章中没有谈到鼻阻力和气流对称性，因为添加这个虚拟植入物后，变化很小。
在本文中，我将比较添加虚拟植入物前后的多个参数，看看是否有所改善。不过在此之前，我想解释ENS的成因，因为在寻找解决方案之前，必须正确理解问题。在第二段中，我会确定目标：我认为通过这些虚拟植入物可以改善哪些参数。
在本文中，我会讨论鼻腔内的不同区域。为了清楚起见，这里有一幅示意图。
红色部分是前部，即鼻腔的起始位置；绿色部分是中鼻道，也就是中鼻甲所在的位置；最后，蓝色部分是下鼻道，即下鼻甲所在的位置。
空鼻综合征可能由下鼻甲或中鼻甲的部分或全部切除引起，甚至也可能由黏膜烧伤引起。切除会造成体积损失，也就是说，空旷程度增加，黏膜表面积减少。烧伤会对黏膜健康产生负面影响。所有这些都会造成许多影响：
植入物似乎无法做到的是增加黏膜表面积，因为植入物只会移动黏膜。在某些情况下，它可以通过拉伸黏膜增加一点表面积，但不可能实现大幅增加。
植入物能够做到的是减少空旷程度，也就是减小横截面积。目标是设计植入物，以便：
虚拟植入物以红色显示。可以看到，左侧鼻腔内有3个植入物：一个位于鼻底，一个位于鼻壁，还有一个较小的位于鼻中隔内。右侧是一个相当大的植入物。需要注意的是，我不知道这个植入物是否可行，因为它位于现有植入物的后方，而且我设计的形状非常大。
我设计这些植入物时的尝试，是恢复壁面之间的“理想”距离。让我解释一下我所说的壁面之间的“理想”距离。当我们查看健康鼻腔的CT扫描时，可以看到两壁之间的距离几乎处处相同。我测量过，距离在1.5至3毫米之间。因此，我设计这些植入物，使其趋近这些数值，但由于技术限制，无法在所有位置都达到这些数值。我尝试遵循植入技术上的可行方案，但对右侧植入物能否实施仍然存在很大疑问。
添加虚拟植入物后，横截面积减小了，而且在整个鼻腔内变得更加规律，这并不令人意外。
请注意，对照组的数据来自这项研究[6]，但我也自行测量了一些健康者的CT扫描，发现总横截面积在250至300 mm²之间，而该研究中的数值为200mm²。因此，我不知道正常值究竟是多少。也许正常范围是200至300 mm²，我也不确定。横截面积还取决于身体姿势和身体活动，但我假设几乎所有CT扫描都是在躺下时进行的。因此，所得数值具有可比性。
在上一篇文章中我没有展示右侧，我们可以看到这一侧的气流分布稍微更好一些。
我们可以看到，气流分布几乎没有变化。也许在左侧视图中，下鼻道内的流线稍微多了一些。但这并不是很大的改善。
所有气流速度大于 2.5 m/s 的表面均显示为红色。峰值为 3,24 m/s。
这里也是一样，速度没有真正改善。
所有 WSS 大于 0,1 Pa 的壁面均显示为红色。峰值约为 0,9 Pa。
我们可以看到这里确实发生了变化，在放置虚拟植入物的区域，壁面更加“着色”。这意味着 WSS 更高。
在这些切面中，我们可以清楚地看到，虚拟植入物提高了 WSS。现在出现了蓝色甚至黄色，这意味着 WSS 已从接近 0 Pa 增加到 0,025 至 0,07 Pa 之间。
这里也是一样，WSS 增加了，尤其是在右侧。我可以说，这确实是一个积极的变化；具体来说，WSS 的改善应该会改善下鼻道内的气流感受。虚拟植入物只是让壁面更靠近气流。我认为这是一种不错的策略：先确定气流的位置，然后让壁面更靠近气流，从而在遵守壁面之间最小距离（1,5 - 3 mm）的同时提高 WSS。
我们可以看到，气流湿度几乎没有变化。
最后一个切面中的绿色和黄色稍微少了一些，这意味着虚拟植入物之后的气流温度略高。色标中的温度单位是开尔文，因此需要减去 273 才能得到摄氏温度。而且在此之前还需要乘以 100。例如，红色区域的温度等于 3,096*100= 309,6°K，然后 309,6 - 273 = 36,6°C。
如果你的 CFD 结果位于绿色方框内，那么鼻阻力正常且气流对称性正常的概率很高。阻力 R 位于横轴，气流对称性 theta（𝚹）位于纵轴。你可以在此处的研究中查看这些指标的计算方法 [7]。
在虚拟植入物之前，左侧流量为 7 l/min，右侧为 7,3 l/min。这对应的 𝚹 值为 1,028，非常理想；右侧鼻腔和左侧鼻腔的气流几乎相同。虚拟植入物之后，左侧流量为 6,9 l/min，右侧为 7,68 l/min。这对应的 𝚹 值为 1,097，情况稍差一些，但根据 Flowgy 的标准仍属正常。因此，如果我想对此进行校正，就需要在右侧设计一个更小的植入物，或者在左侧设计一个更大的植入物。
鼻阻力 R 是根据多个参数计算的，例如环境与咽部之间的压力差（delta P）、流量、空气密度以及鼻孔面积。当空气通过鼻腔时，会因与壁面的摩擦而产生压力损失，这就是 delta P。
虚拟植入物之前，该值为 4,7，之后为 6,94。由于虚拟植入物减小了鼻腔某些区域的横截面积，因此该值升高并不令人意外。
这其实是件好事，因为根据图表，该值之前几乎处于正常范围内。植入物之后，数值朝正确方向略有改善。但要注意，R 的绝对值并不十分精确，因为它取决于模拟中的许多参数。它只是一个指标，用于观察虚拟手术是否使数值朝正确方向变化。另外，正如我在“目标”段落中提到的，这个数值似乎对 ENS 症状没有影响。不过，我仍然认为处于正常范围内是件好事，因为鼻阻力对于肺部正常功能很有用 [8]。
其中一个目标没有实现，气流分布并未改善。我确实不知道该如何改善，尤其是在情况特别糟糕的左侧。
不过，虚拟植入物大幅改善了 WSS，这是积极的一点。此外，气流温度和鼻阻力也略有升高。
因此，我认为这类植入物可能会有用，尤其是对于气流感受。
首先，Flowgy 是什么？Flowgy 是一款专用于鼻腔 CFD 分析并配有虚拟手术工具的软件。在本文中，我将比较我使用工业软件（Onshape 和 Simscale）获得的结果与使用 Flowgy 获得的结果。感谢 Manuel Burgos 教授借给我软件并回答我的所有问题。
我在两款软件中都将最大速度设为 3,25 m/s。我们可以看到相同的情况：大部分气流通过中鼻道。需要注意的是，在 Flowgy 中，我只显示了左侧鼻腔内的气流，以便更清楚地观察其中的情况。
两种视图的主要区别在于最大速度：Simscale 中设为 3,5 m/s，而 Flowgy 中设为 2,5 m/s，因为我无法在 Flowgy 中设置 3,5m/s。不过，我们大致可以看到相同的情况：下鼻道中的气流速度要低得多。看到相同的结果令人放心，因为这意味着我绘制的鼻腔三维模型相当准确。
现在，Flowgy 真正有趣的地方在于它还提供了其他数据，其中一项在 ENS 背景下尤其有趣，那就是壁面剪切应力（WSS）。我已经在其他文章中提到过 WSS。下面我会进一步解释 WSS 是什么，以及为什么它在 ENS 背景下特别有价值。WSS 是气流施加在壁面上的压力，单位为帕斯卡（Pa）。壁面附近的速度梯度越大，WSS 就越高。这是一个重要数值，因为正是 WSS 赋予我们气流的感觉。
高于 1 Pa 的压力以红色表示。我们可以看到，WSS 最大值主要位于前部以及中鼻道，这与气流速度相对应。因此，我们希望让中鼻道和下鼻道之间的 WSS 分布更加均匀。这就是我将在下一篇文章中尝试通过虚拟植入物实现的目标。
此视图显示了气流的湿度。当然可以看到，气流经过鼻腔时湿度会增加。我们可以看到，在最后一个切面中，部分气流的湿度达到 92%。这些数值当然不一定非常精确。在默认的模拟参数中，黏膜湿度设为 100%，鉴于 ENS 患者的黏膜通常较为干燥，这个设定有些乐观。同时，吸入空气的湿度设为 20%，这又有些悲观，因为室外空气通常比这更湿润。真正有意义的是比较虚拟植入物植入前后的情况，因此输入参数并没有那么重要。
气流温度也是同样的情况。在模拟参数中，黏膜温度设为 309,65°K，即 36,65°C。吸入空气的温度设为 21,15°C。在 ENS 背景下，黏膜温度的设定也可能有些乐观。我认为，由于缺少黏膜，鼻腔入口处的温度会更低。但我无法对其进行量化，而且这将取决于鼻甲切除术的激进程度。在这张示意图中，最低温度设为 300°K（27°C），以蓝色表示。
Flowgy 为我们提供了非常有价值的数据，可用于比较植入虚拟植入物前后的情况。我会在下一篇文章中谈到这一点，但我认为，到了 2022 年，如果不先进行虚拟手术来了解其对气流、WSS 等方面的影响，就不应再进行鼻部手术了……
现在，我将尝试设计虚拟植入物，以改善气流分布、WSS 分布等……
按照计划，我在鼻腔内设计了虚拟植入物，以改善气流分布并减小横截面积，使其趋近于健康鼻腔。
红色部分是我设计的虚拟植入物，可以看到，我在右侧现有植入物后方又添加了一个侧壁植入物。它长约 30 mm，高 10mm，厚 5 mm。
在另一侧，可以说有两个植入物，一个鼻底植入物和一个侧壁植入物。
鼻底植入物长约 35 mm，宽 6mm，厚 3 mm。
侧壁植入物长 35 mm，高 10 mm，厚 2 mm。
所以我不知道是否真的可以在现有植入物后方再添加一个植入物，但我认为让右侧全程保持横截面积不变是个好主意。
在左侧，我添加了两个植入物，旨在减小现有下鼻甲与鼻壁之间的空间。
可以看到，变化从距离鼻孔 40 mm 处开始，一直到 70 mm。现在最大值约为 400 mm²，而不是 500 mm²，但距离健康鼻腔仍然很远。所以我们已经可以说，植入物还不够大。但我的第一个目标是尝试改善气流分布，并保持横截面积不变。
我们可以很快看到，气流分布和速度几乎没有变化。下鼻道中的气流可能稍微多了一些，但变化并不明显。
在切片视图中，如果比较虚拟植入物前后，我们同样看不到气流速度有任何明显差异。
我在两个 3D 模型（虚拟植入物前后）中，以距离鼻孔相同的位置制作了切片，并放置了一个点来测量同一位置的速度。虚拟手术后，速度约高出一倍，为 0,26 m/s，而虚拟手术前的 3D 模型中为 0,14 m/s。但这只是一个很小的区域，我们可以看到颜色发生了变化，速度确实高了一倍，但 0,26 m/s 相对于例如绿色所代表的 2 m/s 仍然是非常低的速度。因此我推测，就气流感觉而言，这种变化几乎无法察觉。
根据这些数据，我能说的是，这些虚拟植入物几乎没有改变速度和气流分布。如果这些植入物真的进行植入，我可能几乎感觉不到改善。但有一点，ENS 症状并不只是由气流问题引起的，黏膜的健康状况也很重要；切除下鼻甲后，几乎已经消失的鼻周期，以及可能还需要考虑的其他因素，同样会产生影响。
下一步是什么？
寻找更好的植入物位置，也许还要使用更大的植入物来减小横截面积……我不知道。
重新构建真正的下鼻甲……好吧，这在现实中无法实现。
最后，我成功制作出了一个可用于 CFD 软件的鼻腔 3D 模型。
对于不了解 CFD 的人来说，它指的是计算流体力学，也就是对流体的研究，在我们的案例中就是空气。
我采用了 15 l/min 的流量，并且没有对壁面设置温度条件。
仅供参考，每个鼻孔的表面积约为 68 mm²，而我的咽部起始处为 420 mm²。你可以在我之前的文章中查看我的横截面积这里。
在该视图中，气流由细小的管道表示。可以看到，几乎所有气流都通过中鼻道，速度在 1,5 到 2 m/s 之间。相反，在下鼻道区域几乎没有气流，速度也非常低，低于 0,5 m/s。在鼻孔附近的某些区域，速度相当高，约为 3 m/s。
左侧也是一样。
在该视图中，鼻腔被切开；图示左侧靠近鼻孔，右侧靠近咽部。我们看到的只是速度，而不是气流量；可以看到，与其他视图一样，尽管我安装了右侧鼻壁植入物，下鼻道中的速度仍然非常低。
结果并不十分令人意外，一些研究也得出了相同的气流分布结论。例如在这项研究中，他们展示了相同的结果：下鼻道中的气流明显减少（25.8% ± 17.6%）。他们还显示，下鼻道区域的壁面剪切应力（WSS）降低了，壁面剪切应力指的是作用于黏膜壁面的摩擦力。剪切应力越小，气流感觉越弱。我不确定，但较少的气流量和较低的速度意味着较小的壁面剪切应力。在我的模拟中，由于软件限制，我无法测量壁面剪切应力，但既然下鼻道中的速度和气流都非常低，那么我们可以说 WSS 也很低。根据同一项研究，“窒息感”和“鼻子感觉太通畅”这两种症状，也被发现与下鼻甲周围的峰值 WSS 显著相关。换句话说，下鼻道区域的 WSS 越低，窒息感和鼻子过于通畅的感觉就越强。
现在我们清楚地看到，ENS 的问题之一是气流分布，我将尝试通过在不同区域放置一些虚拟植入物来解决这个问题。当然，目标是使气流分布趋近于健康鼻腔。
需要明确的是，我不是研究人员，也不是 CFD 专家，因此结果可能会由于许多因素而存在错误。如果你发现条件设置或推理过程中有错误，请与我联系。
