تحلیل عددی اثر تومور روی جریان هوا و مجرای تنفسی در سیستم تنفس فوقانی انسان

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی پزشکی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی پزشکی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی پزشکی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

doi
10.22041/ijbme.2023.1972138.1812
چکیده

همواره اثرات تغییرات ساختاری تومور بر مسیر هوای تنفسی مورد توجه محققان بوده است. این اثرات در موارد حاد منجر به خفگی بیمار خواهد شد. در این مطالعه به کمک نرم‌افزار انسیس یک مدل محاسباتی برای بررسی اثر تومور روی جریان هوا در ناحیه‌ی حنجره ارائه شده است. این مدل قادر است اثر حضور تومور بر سرعت و فشار هوا در سیستم هوایی فوقانی را به کمک شبیه‌سازی کامپیوتری محاسبه کند. در این پژوهش شبیه‌سازی جریان هوای پایا برای بازدم در سه دبی تنفسی 15، 26 و 30 L/min انجام شده است. بیش‌ترین حد سرعت در سه دبی تنفسی 15، 26 و 30 L/min به ترتیب معادل 26/6، 58/10 و 14/12 m/s در حنجره مشاهده شده است. هم‌چنین بیش‌ترین فشار در نای رخ داده به طوری که ماکسیمم فشار در سه دبی تنفسی 15، 26 و 30 L/min به ترتیب برابر با 6/19، 01/51 و 8/65 Pa است. از سوی دیگر بیش‌ترین تغییر شکل در ناحیه‌ی تنگ‌شدگی مجرای تنفسی روی داده است. هم‌چنین با افزایش نرخ جریان میزان تغییر شکل نیز افزایش یافته است. ماکسیمم تغییر شکل روی جدار در سه دبی تنفسی 15، 26 و 30 L/min به ترتیب برابر با 07/0، 2/0 و 27/0 mm است. در این مدل تنفسی به دلیل حضور تومور، سرعت و تنش برشی روی جداره به بیش‌ترین میزان خود در ناحیه‌ی حنجره رسیده است. حضور تومور می‌تواند به مرور زمان منجر به مسدود شدن مسیر هوا و خفگی بیمار شود. هم‌چنین خطر انسداد راه هوایی حتی در کاهش جزئی ظرفیت تنفسی افزایش می‌یابد. ارائه‌ی یک مدل عددی برای سیستم تنفسی می‌تواند در راستای رویکرد درمانی بهتر موثر باشد.