Étude informatique de la dynamique de l’air lors du cycle respiratoire dans les cavités naso-sinusiennes adultes

Résumé : Introduction : la dynamique des fluides numériques a amélioré notre compréhension de la physiologie nasale et son lien étroit avec l’anatomie. La simulation d’un cycle respiratoire entier est fondamentale pour observer et comprendre nombre d’informations sur le flux aérien. L’objectif de cette étude était de réaliser une étude numérique de l’écoulement de l’air dans des cavités naso-sinusiennes adulte saines, au cours de cycles respiratoires complets et répétés. Méthodes : un modèle 3D d’organe naso-sinusien chez un adulte sain été construit à partir d’un examen tomodensitométrique de haute résolution. La maquette numérique contenait 6.6 millions de cellules avec un volume unitaire minimal de 0.008 mm3. La simulation numérique a été réalisée en conditions instationnaires avec un modèle de turblences k-ω SST (ANSYS© FluentTM v16.0.0) pour un débit de 30L/mn. Deux cycles respiratoires d’une durée totale de 8s ont été simulés, avec une échelle temporelle de 1.0ms. Les paramètres étudiés étaient la variation de pression, la vélocité, les forces de cisaillement et le temps de résidence des particules. Résultats : un gradient de pression alternatif au sein des cavités sinusiennes a été retrouvé dont la valeur était liée à la position de la cavité sinusienne au sein de la fosse nasale, ainsi qu’au sens d’écoulement du flux aérien. La répétition de ce gradient à l’inspiration a provoqué un effet de pompe en regard des ostia, des cavités sinusiennes vers la fosse nasale. La vélocité de l’air, maximale en regard de la valve nasale, était faible voire nulle au sein des cavités sinusiennes. Le méat inférieur ne se remplissait pas à l’inspiration mais à l’expiration via sa partie postérieure, à l’instar de la fente olfactive via le récessus sphéno-ethmoïdal. Le temps de résidence des particules était allongé durant l’expiration du fait d’un effet de retenue de la valve nasale, de sorte à ce que la phase expiratoire prépare le conditionnement aérien de la phase inspiratoire suivante. Une accumulation des particules dans la partie postérieure de la fente olfactive a été observée. Ces phénomènes s’accentuaient avec la répétition des cycles respiratoires. Conclusion : la simulation numérique est un outil efficace pour comprendre le fonctionnement normal et la pathologie des cavités naso-sinusiennes et nécessiterait d’être développée dans la pratique quotidienne. Le cycle respiratoire devrait être simulé et répété afin d’éviter toute perte d’informations.
Type de document :
Mémoires
Médecine humaine et pathologie. 2017
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Contributeur : Bu Carreire Université de Bordeaux <>
Soumis le : jeudi 2 novembre 2017 - 18:34:44
Dernière modification le : samedi 25 novembre 2017 - 01:24:09

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Nicolas Réville. Étude informatique de la dynamique de l’air lors du cycle respiratoire dans les cavités naso-sinusiennes adultes. Médecine humaine et pathologie. 2017. 〈dumas-01628044〉

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