شبیه سازی عددی جریان هوا و نشست ذرات مایکرو و نانو در بینی انسان پس از عمل جراحی مجازی اسفنوئیدوتومی

در تحقیق حاضر، اثرات جراحی اسفنوئیدوتومی بر میدان جریان هوا و نشست ذرات در ابعاد مایکرو و نانو در مجاری بینی انسان و سینوس اسفنوئید مورد بررسی قرار گرفت. یک مدل واقعی از مجاری بینی شامل حفره و سینوس های اطراف آن با استفاده از مجموعه تصاویر سی تی اسکن متعلق به فردی سالم بازسازی گردید. سپس، جراحی مجازی اسفنوئیدوتومی به روش آندوسکوپیک بر روی مجرای سمت چپ و سینوس اسفنوئید انجام شد. میدان جریان هوا برای سیکل تنفسی کامل (دم و بازدم) تحت شرایط استراحت برای دبی های مختلف به صورت زمانمند شبیه سازی گردید. برای مدلسازی انتقال و نشست ذرات استنشاقی، دیدگاههای لاگرانژی و اویلری به ترتیب برای ذرات با ابعاد مایکرومتر و نانومتر مورد استفاده قرار گرفت. نشست ذرات در حفره ی بینی و به ویژه در ناحیه اسفنوئید برای حالت های قبل و بعد از جراحی مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که جراحی اسفنوئیدوتومی باعث افزایش ورود جریان هوا به ناحیه سینوس گردیده که خود موجب افزایش نفوذ و نشست ذرات در این ناحیه می گردد. ذرات مایکرو پس از جراحی حداکثر تا قطر 25 میکرون قابلیت نفوذ به داخل سینوس اسفنوئید را دارا بوده که از میان آنها ذرات 10 میکرونی بیشترین میزان نشست را در این ناحیه دارند. نتایج بررسی نشست ذرات در ابعاد نانو نیز نشان می دهد که ذرات 50-1 نانومتر نیز پس از عمل جراحی قادر به نفوذ به ناحیه اسفنویید بوده که با افزایش قطر ذره از مقدار نشست آنها کاسته می شود. همچنین محدوده ی اعتبار فرض جریان شبه دائم در حل میدان جریان در حفره بینی بر اساس عدد بی بعد استروهال تعیین گردید و مقایسه ای نیز بین نشست ذرات تحت شرایط جریان سیکلی و جریان ثابت معادل آن انجام شد.