Hadrien Calmet defiende su tesis sobre la dinamica de fluido durante una inhalación rápida y corta (también llamado sniff) en las vías respiratorias

En una inhalación, el aire que atraviesa nuestra cavidad nasal es sometido a una serie de aceleraciones y deceleraciones al producirse un giros, bifurcaciones y recombinarse de nuevo antes de volver a dividirse de nuevo a la altura de la tráquea en la entrada a los bronquios principales. La descripción precisa y acurada del comportamiento dinámico de este fluido así como el transporte de partículas inhalada que entran con el mismo a través de una simulación computacional supone un gran desafío. La dinámica del fluido en las vías respiratorias durante una inhalación rápida y corta (también llamado sniff) es un ejemplo perfecto de lo que sería probablemente la inhalación en el ser humano más compleja y violenta. Combinando la solución del fluido con un modelo lagrangiano revela el comportamiento del flujo y el effecto de la geometría de las vías respiratorias sobre la deposición de micropartículas inhaladas. Ver el siguiente video explicativo

La dinámica de fluidos computacional a gran escala de alta precisión permite resolver todas las escalas espaciales y temporales gracias al uso de recursos computacionales masivos. Un código de elementos finitos paralelos que se ejecuta en supercomputadoras puede resolver las ecuaciones transitorias e incompresibles de Navier-Stokes. Considerando que la malla más fina contiene 350 millones de elementos, cabe señalar que el presente estudio establece un precedente para simulaciones a gran escala de las vías respiratorias, proponiendo una estrategia de análisis para flujo medio, fluctuaciones, tensiones de corte de pared, espectro de energía y deposición de partículas en el contexto de una inhalación rápida y corta.

Una vez realizado el analisis anterior, propondremos un estudio de administración de fármacos con un spray nasal en una cavidad nasal humana bajo diferentes condiciones de inhalación; sniff, caudal constante y respiración sostenida. Las partículas se introdujeron en el fluido con condiciones iniciales de pulverización, incluido el ángulo del cono de pulverización, el ángulo de inserción y la velocidad inicial. El diseño del atomizador del spray nasal determina las condiciones de partículas, entonces se utilizaron quince distribuciones de tamaño de partícula, cada uno definido por una distribución logarítmica normal con una media de volumen diferente.

Esta tesis demuestra el potencial de las simulaciones a gran escala para una mejor comprensión de los mecanismos fisiológicos de las vías respiratorias. Gracias a estas herramientas se podrá mejorar el diagnóstico y sus respectivos tratamientos ya que con ellas se profundizará en la comprensión del flujo que recorre las vías aereas así como el transporte de aerosoles terapéuticos.