Kegagalan kaedah pengukuran objektif dalam mendapatkan maklumat penting berkenaan aliran udara di dalam rongga hidung manusia menjurus kepada penggunaan Pengkomputeran Dinamik Bendalir (CFD) untuk mengkaji serta menganalisis struktur rongga hidung yang rumit. Kajian ini hanya memberi tumpuan kepada penyiasatan terperinci terhadap rongga hidung wanita Malaysia yang melibatkan kesan lapisan bendalir mukus, model purata standard dan juga kajian terhadap penyakit sinusitis. Dalam kajian ini, kesan lapisan bendalir mukus terhadap aliran udara di dalam rongga hidung dijalankan dengan penebalan lapisan mukus dari 5 hingga 50 μm dan analisis dijalankan dengan kadar aliran udara antara 7.5 hingga 20 L/min. Keputusan analisis rongga hidung tanpa lapisan bendalir mukus dibandingkan dengan keputusan analisis rongga hidung dengan pelbagai ketebalan lapisan mukus. Berdasarkan keputusan yang diperolehi, lapisan mukus yang sihat iaitu dengan ketebalan 5 hingga 30 μm tidak memberikan sebarang kesan terhadap keseluruhan aliran udara di dalam rongga hidung. Rongga hidung manusia mempunyai ciri-ciri yang unik dan tersendiri dan ini menyebabkan kajian ini menghasilkan satu model purata standard. Metodologi yang digunakan dalam kajian ini melibatkan “programming” ringkas untuk mendapatkan purata pixel daripada set imej Tomographi Berkomputer (CT). Oleh itu, kaedah ini lebih mudah dah hanya memerlukan tempoh masa yang singkat berbanding dengan kaedah yang lain. Purata magnitud kelajuan yang diperolehi daripada pengiraan empat model individual menunjukkan persamaan dengan model standard dan perbezaan antara kedua-duanya
xviii
ialah kurang daripada 20%. Ini membuktikan bahawa model purata standard mampu mewakili rongga hidung standard populasi perempuan Malaysia. Perbezaan yang ketara daripada perbandingan dengan model standard dari populasi lain menunjukkan bahawa model standard bagi pelbagai populasi adalah diperlukan kerana kepelbagaian bentuk rongga hidung manusia. Di samping itu, eksperimen Pengimejan Kelajuan Partikel (PIV) dan ukuran akustik rhinometri dijalankan bagi tujuan pengesahan. Persamaan daripada perbandingan antara kaedah pengkomputeran, pengiraan, experiment dan juga ukuran rhinometri menjadi pengesahan yang kukuh bagi analisis yang dijalankan dalam kajian ini. Sebagai langkah pertama dalam melibatkan penggunaan kaedah pengkomputeran dalam pembedahan maya pada masa hadapan, kajian ini menganalisis imej-imej CT dua pesakit wanita (resdung) sebelum dan juga selepas menjalankan pembedahan. Analisis CFD sebelum dan selepas pembedahan membolehkan pemerhatian yang lebih baik terhadap tempat jangkitan dan juga aliran udara seperti kelajuan bagi pakar rhinologi melihat kesan daripada pembedahan tersebut. Hasil pemerhatian dan keputusan yang diperolehi dari kajian ini mampu membawa kepada kemajuan pembedahan maya serta memberi manfaat kepada pembangunan penyelidikan klinikal.
Inabilities of objective measurement methods to obtain various important information regarding human nasal airflow leads to the application of Computational Fluid Dynamics (CFD) to study and analyze the complicated structures of the nasal cavity. This research focuses on detailed investigation of Malaysian female nasal cavities which includes mucous effects, standardized model and disease cases. In this study, mucous layer effects on nasal airflow were studied by thickening the mucous layer from 5 to 50 μm and analysis were carried out with mass flow rate ranging from 7.5 to 20 L/min. Analysis results of non-mucous effects were compared with the thickening mucous layer effects. Based on the results obtained, healthy mucous layer thickness within the range of 5 to 30 μm caused insignificant effects towards the total nasal airflow. Unique and distinctive features of the human nasal cavities require generalization of its geometry and thus, this study creates a standardized female Malaysian nasal cavity. The methodology implemented in this research involves simple programming of averaging pixel values from a set of Computational Tomography (CT) scans. Therefore, it is simpler and requires shorter time compared to other method used in previous research. The average velocity magnitudes calculated from the four individual models match closely with the standardized model with a difference of less than 20%. This proves that the generated model can represent an average and standardized model of an adult Malaysian female. Huge differences from the comparisons with the standardized model of different population shows the need for a standardized model which represents different population due to the diversity of the human nasal cavities. In addition to that, Particle Image Velocimetry (PIV) experimental work and acoustic rhinometry measurements were carried out for validation purposes. Good agreement between the computational, calculation, experimental and rhinometry measurements results provides a strong validation of the computational analysis conducted in this research. As an initial step towards implementing virtual surgery in the future, this study analyzed the pre-operation and post-operation CT scans of the two female patients with nasal diseases (sinusitis). CFD analysis for pre and post-operation conditions allow better observation of the infected areas as well as the nasal airflow behavior such as velocity magnitudes in order to assist rhinologist to view the effects of the surgeries carried out. The results and observations obtained from this research bring a step forward in advancement of virtual surgery in the future and will be beneficial in clinical research development.
Investigation on nasal airflow of malaysian females using cfd _Lee Chih Fang_A2_2014_MFAR