Hadrien Calmet defensa la seva tesi sobre la dinàmica de fluid durant una inhalació ràpida i curta (també anomenat sniff) a les vies respiratòries

En una inhalació, l'aire que travessa la nostra cavitat nasal és sotmès a una sèrie d'acceleracions i deceleraciones en produir-se un girs, bifurcacions i recombinarse de nou abans de tornar a dividir-se de nou a l'altura de la tràquea en l'entrada als bronquis principals. La descripció precisa i acurada del comportament dinàmic d'aquest fluid així com el transport de partícules inhalada que entren amb el mateix a través d'una simulació computacional suposa un gran desafiament. La dinàmica del fluid en les vies respiratòries durant una inhalació ràpida i curta (també anomenat sniff) és un exemple perfecte del que seria probablement la inhalació en l'ésser humà més complexa i violenta. Combinant la solució del fluid amb un model lagrangià revela el comportament del flux i el effecto de la geometria de les vies respiratòries sobre la deposició de micropartículas inhalades. Mireu el següent video explicatiu,

La dinàmica de fluids computacional a gran escala d'alta precisió permet resoldre totes les escales espacials i temporals gràcies a l'ús de recursos computacionals massius. Un codi d'elements finits paral·lels que s'executa en supercomputadoras pot resoldre les equacions transitòries i incompressibles de Navier-*Stokes. Considerant que la malla més fina conté 350 milions d'elements, cal assenyalar que el present estudi estableix un precedent per a simulacions a gran escala de les vies respiratòries, proposant una estratègia d'anàlisi per a flux mitjà, fluctuacions, tensions de tall de paret, espectre d'energia i deposició de partícules en el context d'una inhalació ràpida i tala.

Una vegada realitzat el analisis anterior, proposarem un estudi d'administració de fàrmacs amb un esprai nasal en una cavitat nasal humana sota diferents condicions d'inhalació; sniff, cabal constant i respiració sostinguda. Les partícules es van introduir en el fluid amb condicions inicials de polvorització, inclòs l'angle del con de polvorització, l'angle d'inserció i la velocitat inicial. El disseny de l'atomitzador de l'esprai nasal determina les condicions de partícules, llavors es van utilitzar quinze distribucions de grandària de partícula, cadascun definit per una distribució logarítmica normal amb una mitjana de volum diferent.

Aquesta tesi demostra el potencial de les simulacions a gran escala per a una millor comprensió dels mecanismes fisiològics de les vies respiratòries. Gràcies a aquestes eines es podrà millorar el diagnòstic i els seus respectius tractaments ja que amb elles s'aprofundirà en la comprensió del flux que recorre les vies aereas així com el transport d'aerosols terapèutics.