基于体外伽马闪烁扫描的鼻窦药物递送计算流体动力学（CFD）建模验证
医学物理
2020-07-24 v1
摘要
背景：慢性鼻窦炎（CRS）是一种普遍且具有破坏性的疾病。包括鼻用类固醇喷雾在内的药物治疗是主要治疗方式。计算流体动力学（CFD）已用于表征鼻窦气流与鼻内药物递送；然而，仿真方法的差异表明需要进行大规模的 CFD 模型验证。方法：在 Mimics(TM) 中创建 3 例功能性内镜鼻窦手术患者术前与术后 CT 扫描的解剖重建。使用 Fluent(TM) 通过 CFD 方法在 18 个病例中进行流体分析与药物颗粒沉积建模。将模型进行 3D 打印，并使用 Tc99 标记的 Nasacort(TM) 进行体外研究。在叠加网格中对伽马闪烁扫描信号与 CFD 建模的喷雾质量进行后处理并比较。采用重叠系数（OC）统计分析方法评估计算与实验分布的相似性，并使用 Kendall's tau 秩相关系数检验独立性。结果：OC 显示 CFD 模型与实验结果在沉积百分比和网格分布上高度一致（矢状、轴状和冠状网格的均值[范围]分别为 0.69[0.57]、0.61[0.49] 和 0.78[0.44]）。Kendall's tau 值显示分布间高度一致（平均 0.73），除一个模型的单个冠状网格和另一个模型的两个矢状网格外均具有统计显著性（p < 0.05）。结论：CFD 建模与体外实验结果具有统计一致性。该验证研究是同类中规模最大的之一，支持 CFD 在准确建模鼻喷雾药物递送及利用计算方法探究改善临床药物递送手段方面的适用性。
引用
@article{arxiv.2007.12071,
title = {Validation of Sinus Drug Delivery Computational Fluid Dynamics (CFD) Modeling with In Vitro Gamma Scintigraphy},
author = {K. Kudlaty and W. Bennett and L. Holbrook and A. Burke and J. Wu and B. Langworthy and J. P. Fine and C. S. Ebert and A. J. Kimple and B. D. Thorp and A. M. Zanation and B. A. Senior and J. S. Kimbell},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.12071},
year = {2020}
}
备注
29 pages including 4 tables and 6 figures