简介
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。
ENS的成因
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：
- 空旷程度增加会导致：
- 黏膜表面积减少会导致：
- TRPM8受体数量减少，原因很简单：受体位于黏膜中，黏膜越少，受体也就越少。
- 黏液分泌量减少，原因同样如此：产生黏液的腺体位于黏膜中[3]。
- 血管数量减少，这可能会降低黏膜的温度。原因很简单：血流使黏膜保持在适宜的温度。
- 切除鼻甲会扰乱鼻周期，因为鼻甲的大部分已经消失。鼻周期是这样一种现象：在数小时的周期内，一侧鼻甲发生血管舒张，然后是另一侧鼻甲发生血管舒张。不过，鼻周期的作用似乎仍然未知[4]。但血管舒张/收缩现象还有另一个非常重要的作用，即根据身体活动调节横截面积。事实上，身体活动期间气流增加，作为回应，鼻甲会通过血管收缩现象减小体积[5]。
虚拟植入物的目标
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：
- 改善中鼻道和下鼻道之间的气流分布，因为这一参数似乎对ENS症状有很大影响[1]。
- 改善两个区域之间的WSS分布，并增加受鼻甲切除影响区域的WSS。因为正如我在ENS成因中解释的那样，WSS在气流感觉中发挥着重要作用。在这项研究中[1]，研究人员发现，下鼻道中的WSS值与窒息感之间存在相关性。“在ENS6Q的6个项目中，‘窒息感’和‘鼻子感觉过于通畅’与下鼻甲区域的峰值WSS显著相关”
有趣的是，他们没有发现鼻阻力与ENS症状之间存在相关性。“鼻阻力与ENS6Q或任何其他症状评分均无相关性”。
虚拟植入物的放置
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。
横截面积的变化
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。
结果
流线
虚拟植入物之前
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。
虚拟植入后
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。
速度
虚拟植入物之前
虚拟植入后
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。
壁面剪切应力
虚拟植入物之前
虚拟植入后
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。
气流湿度
虚拟植入物之前
虚拟植入后
我们可以看到，气流湿度几乎没有变化。
气流温度
虚拟植入物之前
虚拟植入后
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。
鼻阻力与气流对称性
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]。
气流对称性
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
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]。
结论
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。
参考文献
- 空鼻综合征患者异常鼻腔空气动力学与三叉神经功能的研究，Chengyu Li，PhD，Alexander A. Farag，MD，Guillermo Maza，MD，Sam McGhee，Michael A. Ciccone，Bhakthi Deshpande，MA，Edmund A. Pribitkin，MD，Bradley A. Otto，MD，以及 Kai Zhao，PhD
- 空鼻综合征的病理生理学：系统综述，Jeanie Sozansky BS，Steven M. Houser MD，
- 黏膜下腺，Wikipedia
- 健康与疾病状态下的鼻周期，J. Hanif
- Sataloff's Comprehensive Textbook of Otolaryngology: Head & Neck Surgery，Robert T Sataloff，第 19 章，第 286 页
- 空鼻综合征患者的计算流体力学与三叉神经感觉检查， Chengyu Li ，Alexander A Farag ，James Leach ，Bhakthi Deshpande，Adam Jacobowitz ，Kanghyun Kim ，Bradley A Otto ，Kai Zhao
- 用于评估健康与疾病状态下鼻腔气流的稳健无量纲估计量，E. Sanmiguel-Rojas M. A. Burgos C. del Pino M. A. Sevilla-García F. Esteban-Ortega
- 鼻甲手术与“空鼻”综合征， Marc Oliver Scheithauer，第 8 段