Simulation de dispositifs de lavage nasal

Simulation de dispositifs de lavage nasal

Pour améliorer l’efficacité de traitement de certaines maladies et pathologies, les outils numériques CFD peuvent être mis au service de la médecine. C’est le cas pour les procédés d’irrigation nasale permettant, par exemple, le traitement des rhino-sinusites chroniques ou encore la compréhension et la visualisation du cycle respiratoire.

Mécanique des fluides dans le secteur de la santé

Actuellement, plusieurs techniques d’irrigations sont utilisées, telles que l’irrigation par gravité, l’irrigation manuelle ou l’irrigation par pulvérisation continue, sans pour autant connaître les caractéristiques de l’écoulement de l’eau après irrigation pour chacune de ces méthodes. L’utilisation d’outils numériques CFD 3D permet de visualiser ces écoulements dans les cavités nasales et les sinus ainsi que d’établir des champs de vitesses, de pressions, des contraintes de cisaillement sur les parois nasales, … Les résultats permettent de déterminer quelle méthode est la plus apte à déloger les résidus et particules des sinus responsables des Rhino-sinusites.

La simulation numérique dans les sciences du vivant

OptiFluides a réalisé des simulations 3D permettant de caractériser l’irrigation par chacune des méthodes précédemment citées et ainsi de déterminer les paramètres physiques à ajuster pour optimiser le procédé. Les équations de Navier-Stokes pour des fluides incompressibles ont été résolues en régime transitoire pour établir les écoulements d’air et d’eau. L’utilisation du modèle « Volume of Fluid » a permis de modéliser l’écoulement diphasique entre l’air et l’eau injectée et de visualiser l’évolution de l’interface eau/air au cours du lavage.

Ces simulations ont permis de mettre en évidence que les irrigations manuelles ou par gravité couvrent toutes les cavités nasales et les sinus, rapidement et avec des fortes contraintes de cisaillement sur les parois nasales permettant un nettoyage plus efficace. L’irrigation par pulvérisation continue s’avère moins efficace pour couvrir toutes les zones. Les volumes injectés bien moins importants lui confèrent cependant un caractère plus doux pour le patient, mais ce procédé reste plus lent et provoque des contraintes de cisaillement moins importantes.

Cependant, l’adaptation de la force d’irrigation nasale à la force nécessaire pour le décrochage des impuretés est compliquée. Des perspectives d’études possibles concernent par exemple la détermination du volume d’eau à injecter ou encore la mesure expérimentale des contraintes de cisaillement « seuil » nécessaires pour décrocher des impuretés.