Comparative analysis of septoplasty and septorhinoplasty using computational fluid dynamics techniques: towards personalized and precision nasal surgery

Abstract

Introduction

Nasal obstruction is a common complaint in otolaryngology. Choosing between septoplasty or septorhinoplasty may be challenging due to anatomical variability. Computational fluid dynamics (CFD) has emerged as a complementary, patient-specific tool enabling bilateral simulation and virtual planning, allowing simulation of post-surgical outcomes under physiological conditions.

Materials and methods

Virtual surgeries were performed on patients with nasal obstruction using Flowgy® software. For each patient, three anatomical models were simulated: baseline, virtual septoplasty, and virtual septorhinoplasty (with turbinoplasty when indicated). CFD analysis was used to assess pressure drop (ΔP), flow symmetry (Φ), and nasal resistance (R), among other airflow parameters. Comparative data were analysed to determine the functional impact of each intervention.

Results

In all five cases, septoplasty resulted in improvements in pressure drop ranging from 10.5% to 50.9%, as well as changes in resistance ranging from +2.98% to −64.3%. Septorhinoplasty provided additional functional gains in pressure (up to 44.8%) and resistance (up to 51%) in selected cases. Based on the analysis, surgical benefit thresholds were proposed: ≥30% improvement in ΔP or R from baseline to justify septoplasty, and ≥20–30% additional benefit over septoplasty to indicate septorhinoplasty.

Conclusions

CFD analysis is a valuable adjunct in functional nasal surgery, enabling personalised decision-making. While not a substitute for clinical judgement, CFD-guided planning may enhance the selection of surgical strategy and reduce unnecessary interventions.

Resumen

Introducción

La obstrucción nasal es una queja frecuente en la práctica otorrinolaringológica. La elección entre septoplastia o septorrinoplastia puede resultar compleja debido a la variabilidad anatómica individual. La dinámica computacional de fluidos (CFD, por sus siglas en inglés) ha emergido como una herramienta no invasiva que permite evaluar el flujo aéreo nasal con mayor precisión que los métodos convencionales, como la rinomanometría, posibilitando además la simulación de resultados postquirúrgicos en condiciones fisiológicas.

Material y métodos

Se realizaron cirugías virtuales en pacientes con obstrucción nasal utilizando el software Flowgy®. Para cada paciente se simularon tres modelos anatómicos: basal, septoplastia virtual y septorrinoplastia virtual (incluyendo turbinectomía cuando estaba indicada). El análisis CFD se empleó para evaluar la caída de presión (ΔP), la simetría del flujo (Φ) y la resistencia nasal (R), entre otros parámetros del flujo aéreo. Los datos comparativos se analizaron con el objetivo de determinar el impacto funcional de cada intervención.

Resultados

En los cinco casos analizados, la septoplastia mostró mejoras en la caída de presión que oscilaron entre el 10,5% y el 50,9%, así como variaciones en la resistencia nasal que fueron desde +2,98% hasta −64,3%. La septorrinoplastia proporcionó beneficios funcionales adicionales en términos de presión (hasta un 44,8%) y resistencia (hasta un 51%) en casos seleccionados. A partir del análisis, se propusieron umbrales de beneficio quirúrgico: una mejora ≥30% en ΔP o R respecto al modelo basal para justificar una septoplastia, y un beneficio adicional de ≥20–30% respecto a la septoplastia para indicar una septorrinoplastia.

Conclusiones

El análisis mediante CFD representa un complemento valioso en la cirugía nasal funcional, ya que permite una toma de decisiones personalizada. Si bien no sustituye al juicio clínico, la planificación quirúrgica guiada por CFD puede optimizar la selección de la estrategia quirúrgica y reducir intervenciones innecesarias.