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

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 6.26، 10.58 و 12.14 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 19.6، 51.01 و 65.8 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 0.07، 0.2 و 0.27 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.

numerical analysis of tumor effect on airflow and respiratory tract in the human upper respiratory system

the pathological effects of the tumor on the respiratory airway have always been thefocus of researchers. so, these effects will lead to the suffocation of the patient in acutecases. this study presents a computational model to investigate the effect of a tumor onthe airflow in the larynx area with the help of ansys software. the presented model isable to numerically calculate the effect of tumor presence on airspeed and pressure inthe upper air system. this study considered the simulation of steady airflow forexhalation in three respiratory flow rates of 15 l/min, 26 l/min, and 30 l/min. themaximum speed limit in the respiratory flow of l/min 15, l/min 26, and l/min 30,respectively, 6.26 m/s, 10.58 m/s, and 12.14 m/s, appears in the larynx. also, the highestpressure occurs in the trachea, so the maximum pressure in the respiratory rate is 15l/min, 26 l/min, and 30 l/min, respectively, equal 19.6 pa, 51.01 pa, and 65.8 pa. onthe other hand, most deformation occurs in the area of narrowing of the respiratory tract.with the increase in the flow rate, the amount of deformation also increases. themaximum deformation on the wall at the respiratory flow rate of 15 l/min, 26 l/min,and 30 l/min is equal to 0.07mm, 0.2mm, and 0.27mm, respectively. due to thepresence of a tumor in this respiratory model, velocity and wss reach their maximumin the larynx region. the presence of a tumor can gradually lead to airway obstruction.moreover, the risk of airway obstruction increases even in a slight reduction inrespiratory capacity. providing a numerical model for the respiratory system caneffectively lead to a better treatment approach.