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전산 유체역학을 통한 베개 높이가 폐쇄성 수면 무호흡증에 미치는 영향 분석
최장원(Jang-Won Choi),박세현(Se-Hyun Park),김원태(Won-Tae Kim),유민규(Min-Gyu Yu),이호석(Ho-Seok Lee),허재식(Jae-Sig Huh),김경욱(Kyung-wuk Kim),최영호(Young-Ho Choi),김형호(Hyoung-Ho Kim) 대한기계학회 2020 大韓機械學會論文集B Vol.44 No.8
본 연구의 목적은 전산 유체역학을 사용하여 베개 높이에 따라 상기도에서 폐쇄성 수면 무호흡증의 발생에 대하여 분석하는 것이다. 머리 지지대의 초기 높이가 0cm인 모델 1, +2㎝인 모델 2, 그리고 +4㎝인 모델 3에 대한 CB-CT(cone beam CT) 이미지를 통해 만들어진 3차원 상기도 모델이 전산 유체역학을 위해 이용되었다. 인두에서 6개의 단면은 각 모델에 대하여 최대 흡기, 휴식기, 호기에 따라 속도, 압력, 면적의 변화를 측정하기 위해 사용하였다. 머리 지지대의 높이는 상기도의 유동 특성과 관계가 있었다. 모든 모델에서 단면적이 좁을수록 큰 유량과 음압이 발생하였지만, 모델 2에서 상기도 저항과 연인두에서의 평균 압력이 가장 낮았다. 그러므로 적절한 베개 높이를 선택하는 것은 폐쇄성 수면무호흡증을 줄일 수 있을 것으로 보인다. The objective of this study was to investigate the development of obstructive sleep apnea (OSA) in the upper airway according to pillow height using computational fluid dynamics (CFD). Three-dimensional upper airway models made from cone-beam computed tomography images (using the initial height of the head support for model 1 and 2- and 4-㎝ heights of the head support for models 2 and 3, respectively) were used for the CFD. Six cross-sectional planes in the pharynx were used to measure the variations of the area, pressure, and velocity at maximum inspiration, rest, and maximum expiration at each plane according to the models. The height of the head support was related to the fluid characteristic information in the upper airway. In all the cases, the narrower the cross-sectional area, the greater the flow rate and negative pressure. However, model 2 showed the lowest upper airway resistance and average pressure in the velopharynx. Therefore, selection of the appropriate pillow height might reduce the incidence of OSA.
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