鼻窦口鼻道复合体结构改变对鼻腔一氧化氮浓度影响的生物力学研究

本研究针对鼻腔一氧化氮(NO)浓度分布与鼻窦口鼻道复合体(OMC)结构的关系，通过建立21例健康志愿者鼻腔数值模型及新西兰兔手术实验，量化了中鼻道宽度、上颌窦开口水力直径与气流速率对NO浓度的协同影响，为功能性鼻内镜手术(FESS)的精准结构重建提供了生物力学依据。

　　

鼻腔作为人体呼吸系统的第一道防线，其内源性气体分子一氧化氮(NO)的浓度分布直接影响抗菌、抗病毒及血管调节等生理功能。然而，鼻窦口鼻道复合体(OMC)的解剖结构变异常导致NO传输异常，进而引发慢性鼻窦炎等疾病。尽管功能性鼻内镜手术(FESS)能解除OMC阻塞，但术后NO浓度失衡问题长期被忽视。大连理工大学的研究团队通过跨尺度生物力学研究，首次揭示了OMC关键几何参数与NO分布的定量关系。

研究采用两种互补方法：基于21例健康志愿者CT数据的计算流体力学(CFD)模拟，以及5例新西兰兔中鼻道扩宽手术的活体验证。通过参数化建模分析中鼻道宽度、上颌窦开口水力直径(d_h
)及气流速率(10 mL/s)的协同效应，并结合兔模型术前术后呼出NO浓度检测，构建了OMC结构-功能优化模型。

Distribution of NO in the nasal cavity
CFD模拟显示NO从高浓度的上颌窦(<10⁴
ppb)经OMC向低浓度鼻腔(<10²
ppb)扩散，中鼻道宽度增加20%可使鼻腔NO浓度提升37%。兔实验证实手术扩宽中鼻道后呼出NO浓度显著增加(p<0.05)。

Discussion
研究发现OMC结构存在"最优解"：当上颌窦开口d_h
≥3.5 mm且中鼻道宽度≥4.2 mm时，NO传输效率达到生理需求。这解释了传统FESS术后部分患者NO不足的原因——过度切除导致d_h
过大(>5 mm)引发涡流，反而降低传输效率。

Conclusion
该研究提出OMC功能重建的"黄金比例"原则：在保证通气的前提下，上颌窦开口宜控制在3.5-4.0 mm，中鼻道宽度维持在4.0-4.5 mm。这一发现被发表于《Nitric Oxide》，为精准鼻外科提供了量化标准，标志着鼻功能手术从解剖修复迈向生物力学优化的新阶段。Shen Yu团队通过多尺度验证证实，合理控制OMC结构参数可使术后鼻腔NO浓度恢复至(146±28)ppb的生理水平，这对预防术后感染和改善黏膜功能具有重要临床意义。