Using 3D printing technology to full-scale simulation of the upper respiratory tract

The project "Implementation of rapid prototyping for modelling the upper respiratory tract in normal and typical pathologies" investigates the urgent problem of improving the reliability of diagnosis and effectiveness of treatment of disorders of the nasal breathing. Possibilities of modern 3D-printing technology for creation of individual natural anatomical models of the upper respiratory tract and determination of their aerodynamic characteristics are considered. The characteristics of the laminar boundary layer of the air flow in the parietal region of the nasal cavity are investigated under different modes of breathing in normal and with typical disorders of the nasal breathing. The concept of investigation of the aerodynamic indices of the anatomical structures of the respiratory system by the results of test tests of individual full-scale 3D models, obtained by the data of spiral computed tomography, is being developed. Theoretical bases of the method of computer planning of restorative rhinosurgical interventions in patients with chronic diseases of the nasal cavity are grounded, based on the change of the configuration of the anatomical structures of the nasal cavity taking into account the aerodynamic parameters of respiration. Modern distance learning and testing tools are being created to demonstrate the technology developed, to provide theoretical knowledge, practical skills and to solve situational tasks for a wide range of specialists. Development and research of natural patterns of the upper respiratory tract allows for supplementing and expanding the knowledge about the aerodynamic characteristics of the nasal cavity, to make decisions about therapy in a short period of time. Experience of the Laboratory of the Institute for Multiphase Processes (IMP) of the Leibniz Universität Hannover (LUH) in the development and use of rapid prototyping capabilities in biotechnology will provide technical support to the project.

Projekt „Wdrożenie szybkiego prototypowania do modelowania górnych dróg oddechowych w normalnych i typowych patologiach” bada pilny problem poprawy wiarygodności diagnozy i skuteczności leczenia zaburzeń oddychania przez nos. Rozważane są możliwości nowoczesnej technologii druku 3D do tworzenia indywidualnych naturalnych modeli anatomicznych górnych dróg oddechowych i określania ich właściwości aerodynamicznych. Charakterystyka laminarnej warstwy granicznej przepływu powietrza w okolicy ciemieniowej jamy nosowej jest badana w różnych trybach oddychania w normalnym i typowym zaburzeniu oddychania przez nos. Opracowywana jest koncepcja badania wskaźników aerodynamicznych struktur anatomicznych układu oddechowego na podstawie wyników testów testowych poszczególnych pełnoskalowych modeli 3D, uzyskanych z danych spiralnej tomografii komputerowej. Podstawy teoretyczne metody komputerowego planowania rekonstrukcyjnych interwencji nosorożców u pacjentów z przewlekłymi chorobami jamy nosowej są oparte na zmianie konfiguracji struktur anatomicznych jamy nosowej z uwzględnieniem parametrów aerodynamicznych oddychania. Tworzone są nowoczesne narzędzia do nauki na odległość i testowania w celu zademonstrowania opracowanej technologii, zapewnienia wiedzy teoretycznej, umiejętności praktycznych i rozwiązywania zadań sytuacyjnych dla szerokiego grona specjalistów. Opracowanie i badanie naturalnych wzorów górnych dróg oddechowych pozwala uzupełnić i poszerzyć wiedzę na temat właściwości aerodynamicznych jamy nosowej w celu podjęcia decyzji o terapii w krótkim okresie czasu. Doświadczenie laboratorium Instytutu Procesów Wielofazowych (IMP) Leibniz Universität Hannover (LUH) w zakresie rozwoju i wykorzystania możliwości szybkiego prototypowania w biotechnologii zapewni wsparcie techniczne dla projektu.