La ventilation nasale du nouveau-né : études cliniques d'anomalies congénitales, modélisations numériques de l'écoulement et du réchauffement de l'air

Neonatal nasal breathing : clinical studies of congenital abnormalities, numerical modeling of airflow and air-conditioning

• Auteur / Autrice : Éric Moreddu
• Direction : Richard Nicollas, Marc Medale
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie humaine. Recherche clinique et santé publique
• Date : Soutenance le 07/12/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut universitaire des systèmes thermiques industriels, IUSTI (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Michel Mondain
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Mondain, Martin Brouillette, Elie Serrano, Françoise Denoyelle
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Martin Brouillette, Elie Serrano

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sinus piriforme

Rhinomanométrie

Tératome

Obstruction nasale

chirurgie

Fosse nasale

Nouveau-né

Procédures de chirurgie oto-rhino-laryngologique

Atrésie des choanes

Mots clés libres

Voies aériennes

Computational fluid dynamics

Atrésie choanale

Enfant

Température

Débits

Obstruction nasale

Rhinomanométrie

Nez

Fosses nasales

Nouveau-Né

Orifice piriforme

Tératome

Airway

Computational fluid dynamics

Choanal atresia

Children

Temperature

Airflow

Nasal obstruction

Rhinomanometry

Nose

Nasal fossa

Newborn

Pyriform aperture

Teratoma

Résumé

La ventilation nasale est vitale pour le nouveau-né, respirateur nasal exclusif. Le tiers antérieur des fosses nasales peut être modifié par une sténose congénitale de l’orifice piriforme, tandis leur partie postérieure peut être fermée par une atrésie choanale uni ou bilatérale ou par des lésions du nasopharynx.Les simulations numériques permettent d’analyser l’écoulement et le conditionnement de l’air en contournant les limites techniques et éthiques rencontrées in vivo. Devant la rareté des données dans la littérature, une étude de faisabilité a été nécessaire et concluante : les modèles numériques sont qualitativement proches de la réalité. Un travail sur les conditions physiologiques chez le nouveau-né a ensuite été réalisé, avec une méthodologie retravaillée. La reconstruction tridimensionnelle des fosses nasales est possible dès la naissance. La création d’une sphère centrée sur la pointe du nez, éloignant le domaine d’entrée de la zone d’intérêt, a permis d’analyser le rôle du tiers antérieur des fosses nasales.La valve nasale joue un rôle majeur en inspiration : perte de charge, accélération, guidage des flux et réchauffement de l’air. Les trois quarts du réchauffement ont lieu en amont du cornet inférieur. Une obstruction nasale entraîne une réduction des vitesses et une augmentation des températures de l'air. La simulation de l’inspiration d’air à 0°C a permis de constater que les fosses nasales permettent d’amortir les effets du refroidissement de l’air extérieur.Ce travail constitue une première approche de la physiologie de la ventilation nasale du nouveau-né par modélisation numérique, indispensable à la compréhension de la pathologie nasale néonatale.

Nasal breathing is essential for the newborn, exclusive nasal breather. The anterior third of the nasal fossae may be modified by a congenital stenosis of the pyriform aperture, while their posterior part may be closed by unilateral or bilateral choanal atresia.Numerical simulations are a good means to analyze airflow and air-conditioning: they circumvent the technical and ethical limits encountered in vivo. Given the rarity of available data in the literature, a feasibility study was necessary and was conclusive: numerical models are qualitatively close to reality. A work on the physiological conditions in newborns was conducted, using refined methodology. The three-dimensional reconstruction of the nasal fossae is possible from birth. The creation of a sphere centered on the tip of the nose, moving the boundary conditions away from the area of interest, made it possible to analyze the role of the anterior third od the nasal fossae.The nasal valve plays a major in inspiration: it is a zone of pressure loss, acceleration, flow guidance and air warming. Three-fourths of the warming takes place upstream the inferior turbinate. A partial nasal obstruction modifies these results with lower velocities and higher temperature of the air. The simulation of the inspiration of cold air (0°C) has shown that the nasal fossae can dampen, without canceling, the effects of air cooling. This work is a first approach to the physiology of nasal ventilation of the newborn by numerical modeling, which is essential to the understanding of neonatal nasal pathology.