clinmedКлиническая медицинаClinical Medicine (Russian Journal)0023-21492412-1339ООО «Медицинское информационное агентство»10.30629/0023-2149-2024-102-3-247-251clinmed-785Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL INVESTIGATIONSСравнительная характеристика аэродинамических показателей воздушного потока полости носа пациентов с деформацией носовой перегородки и здоровыхComparative characteristics of the nasal airflow aerodynamic parameters in patients with nasal septum deformation and healthy participantshttps://orcid.org/0000-0002-7274-8101СагандыковаН. С.SagandykovaN. S.

Назым Слямовна Сагандыкова — д-р мед. наук, сотрудник департамента внутренней медицины

Астана

Nazym S. Sagandykova — Dr of Sci. (Med.), employee of the Department of Internal Medicine

Astana

doctor.ent.alm@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1244-8673БауржанМ. Б.BaurzhanM. B.

Мадина Бауржанкызы Бауржан — директор НИИ Спорта КазАСТ

Астана

Madina B. Baurzhan — Director of the Research Institute of Sports KazAST

Astana

https://orcid.org/0000-0003-1199-2589ШбайрМ. И.ShbairM. I.

Мохаммед Ибрагимович Шбайр — магистр здравоохранения, директор клиники

Астана

Mohammed I. Shbair — MPH, Dr. Shbair Clinic

Astana

https://orcid.org/0000-0001-8375-2141ПапуловаН. М.PapulovaN. M.

Наталья Михайловна Папулова — канд. мед. наук, доцент, зав. учебной частью кафедры оториноларингологии

Астана

Natalia M. Papulova — Cand. of Sci. (Med.), Associate Professor, Head of the educational unit of the Department of Otorhinolaryngology

Astana

https://orcid.org/0000-0002-2735-8331КасеноваД. С.KasenovaD. S.

Динара Сериковна Касенова — канд. мед. наук, доцент кафедры ЛОР болезней

Астана

Dinara S. Kasenova — Cand. of Sci. (Med.), Associate Professor of the Otorhinolaryngology Department

Astana

https://orcid.org/0000-0002-9735-4299АйгожинаБ. Х.AigozhinaB. Kh.

Баян Хасеновна Айгожина — сотрудник кафедры оториноларингологии

Астана

Bayan Kh. Aigozhina — employee of the Department of Otorhinolaryngology

Astana

Корпоративный фонд «University Medical Center»КазахстанCorporate Foundation University Medical CenterKazakhstanАкадемия физической культуры и массового спортаКазахстанAcademy of Physical Education and Mass SportsKazakhstanКлиника доктора ШбаирКазахстанDr. Shbair ClinicKazakhstanНАО «Медицинский университет Астана»КазахстанNAO Astana Medical UniversityKazakhstan2024020620241023247251Copyright © Сагандыкова Н.С., Бауржан М.Б., Шбайр М.И., Папулова Н.М., Касенова Д.С., Айгожина Б.Х., 20242024Сагандыкова Н.С., Бауржан М.Б., Шбайр М.И., Папулова Н.М., Касенова Д.С., Айгожина Б.Х.Sagandykova N.S., Baurzhan M.B., Shbair M.I., Papulova N.M., Kasenova D.S., Aigozhina B.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.clinmedjournal.com/jour/article/view/785

Хирургическое лечение искривления или деформации носовой перегородки (ДНП) является распространенным методом лечения. Качество лечения оценивается визуально риноскопически, а также учитываются субъективные ощущения пациентов. Однако до сих пор нет объективных критериев улучшения носового дыхания, что затрудняет оценку дыхания пациентов после лечения. Нами использован новейший метод CFD-моделирования для создания виртуальной модели воздушного потока и определения параметров потока в полости носа в норме и патологии.

Цель

Цель: сравнить аэродинамические характеристики воздушного потока у пациентов с ДНП и полости носа здоровых пациентов.

Материал и методы

Материал и методы. В исследовании использованы электронные файлы компьютерной томографии придаточных пазух носа 60 пациентов с ДНП и 21 здорового участника. Для получения параметров воздушной струи применялись специфическое программное обеспечение (3D slicer, Ansys Fluent); созданы 3D-модели воздушной струи полости носа, проведено CFD-моделирование потока.

Результаты

Результаты. У пациентов с ДНП скорость потока варьирует от 5,17 до 15,63 м/с, у здоровых — от 1,1 до 2,0 м/с; сила давления на стенки носа — от 2,20 до 10,20 Ра у пациентов с ДНП, у здоровых — от 0,60 до 1,00 Ра; температура потока от 26,45 до 36,80 °С, у здоровых — от 20,14 до 24,40 °С; парциальное давление потока от –120,60 до –0,01 Ра, у здоровых от 2,00 до −4,80 Ра, р < 0,0001.

Заключение

Заключение. Аэродинамические характеристики воздушного потока полости носа у пациентов с деформацией носовой перегородки значительно отличаются от характеристик потока носа здоровых участников. Применение метода CFD-моделирования воздушных потоков носа поможет клиницистам в объективной оценке носового дыхания при ДНП, а также результатов хирургического лечения и в вопросах экспертизы качества услуг в оториноларингологической практике.

Surgical treatment of nasal septum deviation or deformity (NSD) is a common method of treatment. The quality of treatment is assessed visually with rhinoscopy, taking into account subjective patient sensations. However, there are still no objective criteria for assessing nasal airflow improvement, which complicates the evaluation of patient breathing after treatment. We used a novel CFD modeling method to create a virtual airflow model and determine flow parameters in the nasal cavity in normal and pathological conditions.

Objective

Objective: to compare the aerodynamic characteristics of airflow in patients with NSD and healthy nasal cavities.

Material and methods

Material and methods: the study used electronic files of computed tomography scans of the nasal sinuses of 60 patients with NSD and 21 healthy participants. Specific software (3D slicer, Ansys Fluent) was used to obtain airflow parameters; 3D models of the nasal cavity airflow were created, and CFD flow modeling was conducted.

Results

Results: in patients with NSD, flow velocity ranged from 5.17 to 15.63 m/s, in healthy individuals from 1.1 to 2.0 m/s; pressure force on the nasal walls ranged from 2.20 to 10.20 Pa in patients with NSD, in healthy individuals from 0.60 to 1.00 Pa; flow temperature ranged from 26.45 to 36.80 °C in patients with NSD, in healthy individuals from 20.14 to 24.40 °C; flow partial pressure ranged from –120.60 to –0.01 Pa in patients with NSD, in healthy individuals from 2.00 to –4.80 Pa, p < 0.0001. Conclusion: Aerodynamic characteristics of nasal cavity airflow in patients with nasal septum deviation significantly differ from those in healthy individuals. The application of CFD modeling of nasal airflow will assist clinicians in objectively assessing nasal breathing in NSD, as well as surgical treatment outcomes and quality assessment in otorhinolaryngological practice.

деформация носовой перегородкиобъективная оценкааэродинамика полости носаCFD- моделированиекомпьютерная томографияnasal septum deviationobjective assessmentnasal cavity aerodynamicsCFD modelingcomputed tomographyReferencesConsensus report on acoustic rhinometry and rhinomanometry: The International Standardization Committee on the Objective Assessment of the Nasal Airway in Riga. Rhinology. Clement PAR, Gordt. Riga. 2016:79.Consensus report on acoustic rhinometry and rhinomanometry: The International Standardization Committee on the Objective Assessment of the Nasal Airway in Riga. Rhinology. Clement PAR, Gordt. Riga. 2016:79.Anderson K.R., Anthony T.R. Computational fl uid dy namics investigation of human aspiration in low velocity air: orientation effects on nose-breathing simulations. Ann. Occup. Hyg. 2014;7(7):45–52.Anderson K.R., Anthony T.R. Computational fl uid dy namics investigation of human aspiration in low velocity air: orientation effects on nose-breathing simulations. Ann. Occup. Hyg. 2014;7(7):45–52.Burgos M.A., Sanmiguel-Rojas E., Del Pino C., Sevilla-García M.A., Esteban-Ortega F. New CFD tools to evaluate nasal airflow. Eur. Arch. Otorhinolaryngol. 2017;8:3121 –3128.Burgos M.A., Sanmiguel-Rojas E., Del Pino C., Sevilla-García M.A., Esteban-Ortega F. New CFD tools to evaluate nasal airflow. Eur. Arch. Otorhinolaryngol. 2017;8:3121 –3128.Bor ojeni A.A., Frank-Ito D.O., Kimbell J.S., Rhee J.S., Garcia G.J.M. Creation of an idealized nasopharynx geometry for accurate computational fl uid dynamics simulations of nasal airflow in patientspecifi c models lacking the nasopharynx anatomy. Int. J. Numer. Meth. Bio. 2017;33(5). DOI: 10.1002/cnm.2825Bor ojeni A.A., Frank-Ito D.O., Kimbell J.S., Rhee J.S., Garcia G.J.M. Creation of an idealized nasopharynx geometry for accurate computational fl uid dynamics simulations of nasal airflow in patientspecifi c models lacking the nasopharynx anatomy. Int. J. Numer. Meth. Bio. 2017;33(5). DOI: 10.1002/cnm.2825Wen Jian et al. Numerical simulations for detailed airfl ow dynamics in a human nasal cavity. Respiratory physiology & neurobiology. 2008:125–135.Wen Jian et al. Numerical simulations for detailed airfl ow dynamics in a human nasal cavity. Respiratory physiology & neurobiology. 2008:125–135.Лопатин А.С., Шаройко М.В. Повторные операции при деформациях перегородки носа. Вестник оториноларингологии. 2013;5(7):123–136.Lopatin A.S., Sharojko M.V. Povtornye operacii pri deformacijah peregorodki nosa. Vestnik otorinolaringologii. 2013;5(7):123 –136. (In Russian).Царапкин Г.Ю., Кунельская Н.Л., Товмасян А.С., Кишиневский А.Е., Мусаева М.М., Кочеткова Т.А., Вершинина Е.А. Осложнения хирургического лечения искривления перегородки носа. Российская ринология. 2021;15:145–156.Tsarapkin G.Yu., Kunelskaya N.L., Tovmasyan A.S., Kishinevsky A.E., Musaeva M.M., Kochetkova T.A., Vershinina E.A. Complications of surgical treatment of nasal septum curvature. Russian rhinology. 2021;15:145–156. (In Russian).Guyuron B., Uzzo C. D., Scull H. A practical classification of septonasal deviation and an eff ective guide to septal surgery. Plastic and Reconstructive Surgery. 1999;104(7):2202–2209.Guyuron B., Uzzo C. D., Scull H. A practical classification of septonasal deviation and an eff ective guide to septal surgery. Plastic and Reconstructive Surgery. 1999;104(7):2202–2209.Jin H.R., Lee J.Y., Jung W.J. New description method and classification system for septal deviation. Journal of Rhinology. 2007;14(1):27–31.Jin H.R., Lee J.Y., Jung W.J. New description method and classification system for septal deviation. Journal of Rhinology. 2007;14(1):27–31.Buyukertan M., Keklikoglu N., Kokten G. A morphometric consideration of nasal septal deviations by people with paranasal complaints; a computed tomography study. Rhinology. 2003;41(1):21–24.Buyukertan M., Keklikoglu N., Kokten G. A morphometric consideration of nasal septal deviations by people with paranasal complaints; a computed tomography study. Rhinology. 2003;41(1):21–24.Клинические протоколы МЗ РК. б.м., Национальный научный центр развития здравоохранения. 2016. URK: http://www.rcrz.kzClinical protocols of the Ministry of Health of the Republic of Kazakhstan. B.M., National Researh Center for Health Development. 2016. (In Russian) URK: http://www.rcrz.kzHaight J.S., Cole P. The site and function of the nasal valve. Laryngoscope. 1983;1:49–55.Haight J.S., Cole P. The site and function of the nasal valve. Laryngoscope. 1983;1:49–55.Spataro E., Most SP.. Measuring Nasal Obstruction Outcomes. Review. Otolaryngol, Clin. North Am. 2018;5(51):883–895.Spataro E., Most SP.. Measuring Nasal Obstruction Outcomes. Review. Otolaryngol, Clin. North Am. 2018;5(51):883–895.Yepes-Nuñez J.J., Bartra J., Muñoz-Cano R. et al. Assessment of nasal obstruction: correlation between subjective and objective techniques. Allergol Immunopathol (Madr). 2013;41(6):397–401.Yepes-Nuñez J.J., Bartra J., Muñoz-Cano R. et al. Assessment of nasal obstruction: correlation between subjective and objective techniques. Allergol Immunopathol (Madr). 2013;41(6):397–401.Sipila J., Suonpaa J., Silvoniemi P. et al. Correlations between subjective sensation of nasal patency and rhinomanometry in both unilateral and total nasal assessment. ORL J. Otorhinolaryngol. Relat. Spec. 1995;57(5):260–300.Sipila J., Suonpaa J., Silvoniemi P. et al. Correlations between subjective sensation of nasal patency and rhinomanometry in both unilateral and total nasal assessment. ORL J. Otorhinolaryngol. Relat. Spec. 1995;57(5):260–300.Tsang C.L.N., Nguyen T., Sivesind T., Cervin. Long-term patientrelated outcome measures of septoplasty: a systematic review. Eur. Arch. Otorhinolaryngol. 2018;275(5):1039–1048.Tsang C.L.N., Nguyen T., Sivesind T., Cervin. Long-term patientrelated outcome measures of septoplasty: a systematic review. Eur. Arch. Otorhinolaryngol. 2018;275(5):1039–1048.Quadrio M., Pipolo C., Corti S., Lenzi R., Mes. Review of com putational fluid dynamics in the assessment of nasal air flow and analysis of its limitations. Eur. Arch. Otorhinolaryngol. 2014;271(9):349–354.Quadrio M., Pipolo C., Corti S., Lenzi R., Mes. Review of com putational fluid dynamics in the assessment of nasal air flow and analysis of its limitations. Eur. Arch. Otorhinolaryngol. 2014;271(9):349–354.Mohammadi H., Bahramian F. Boundary conditions in simulation of stenosed coronary arteries. Cardiovasc. Eng. 2009;9(3):83–91.Mohammadi H., Bahramian F. Boundary conditions in simulation of stenosed coronary arteries. Cardiovasc. Eng. 2009;9(3):83–91.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.