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

Introduction : la dynamique des fluides numeriques a ameliore notre comprehension de la physiologie nasale et son lien etroit avec l’anatomie. La simulation d’un cycle respiratoire entier est fondamentale pour observer et comprendre nombre d’informations sur le flux aerien. L’objectif de cette etude etait de realiser une etude numerique de l’ecoulement de l’air dans des cavites naso-sinusiennes adulte saines, au cours de cycles respiratoires complets et repetes. Methodes : un modele 3D d’organe naso-sinusien chez un adulte sain ete construit a partir d’un examen tomodensitometrique de haute resolution. La maquette numerique contenait 6.6 millions de cellules avec un volume unitaire minimal de 0.008 mm3. La simulation numerique a ete realisee en conditions instationnaires avec un modele de turblences k-ω SST (ANSYS© FluentTM v16.0.0) pour un debit de 30L/mn. Deux cycles respiratoires d’une duree totale de 8s ont ete simules, avec une echelle temporelle de 1.0ms. Les parametres etudies etaient la variation de pression, la velocite, les forces de cisaillement et le temps de residence des particules. Resultats : un gradient de pression alternatif au sein des cavites sinusiennes a ete retrouve dont la valeur etait liee a la position de la cavite sinusienne au sein de la fosse nasale, ainsi qu’au sens d’ecoulement du flux aerien. La repetition de ce gradient a l’inspiration a provoque un effet de pompe en regard des ostia, des cavites sinusiennes vers la fosse nasale. La velocite de l’air, maximale en regard de la valve nasale, etait faible voire nulle au sein des cavites sinusiennes. Le meat inferieur ne se remplissait pas a l’inspiration mais a l’expiration via sa partie posterieure, a l’instar de la fente olfactive via le recessus spheno-ethmoidal. Le temps de residence des particules etait allonge durant l’expiration du fait d’un effet de retenue de la valve nasale, de sorte a ce que la phase expiratoire prepare le conditionnement aerien de la phase inspiratoire suivante. Une accumulation des particules dans la partie posterieure de la fente olfactive a ete observee. Ces phenomenes s’accentuaient avec la repetition des cycles respiratoires. Conclusion : la simulation numerique est un outil efficace pour comprendre le fonctionnement normal et la pathologie des cavites naso-sinusiennes et necessiterait d’etre developpee dans la pratique quotidienne. Le cycle respiratoire devrait etre simule et repete afin d’eviter toute perte d’informations.