Análisis Computacional de las Bifurcaciones del Pulmón y de las Vías Respiratorias Aisladas bajo Ventilación Mecánica y Respiración Normal
Autores: Kim, Jongwon; Pidaparti, Ramana M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Análisis Computacional de las Bifurcaciones del Pulmón y de las Vías Respiratorias Aisladas bajo Ventilación Mecánica y Respiración Normal
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Ventilación mecánica
Enfermedad pulmonar
Simulaciones de dinámica de fluidos computacional
Velocidad del flujo de aire
Presión en la pared
Esfuerzo cortante en la pared
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La ventilación mecánica es necesaria para muchos pacientes que no pueden respirar normalmente como resultado de enfermedades pulmonares y otros factores que provocan una reducción de la función pulmonar. En este estudio, investigamos los efectos de la ventilación mecánica y la respiración normal en la geometría pulmonar total, así como en bifurcaciones aisladas a través de simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD). Se presentan los resultados de las características del flujo (velocidad del aire, presión en la pared y esfuerzo cortante en la pared) obtenidos de las simulaciones CFD. Se obtuvieron patrones de flujo y caídas de presión similares entre la geometría pulmonar total y las bifurcaciones aisladas tanto en la respiración normal como en la ventilación mecánica, respectivamente. Los resultados obtenidos de las simulaciones sugieren que analizar bifurcaciones locales específicas puede ser una alternativa más factible, ya que puede reducir el tiempo computacional y los errores numéricos resultantes de los cálculos en comparación con la simulación de una geometría pulmonar total compleja. El enfoque presentado en este estudio también demostró que los análisis de bifurcaciones aisladas proporcionaron características de flujo similares a las de la geometría pulmonar total. Por lo tanto, este enfoque puede ser útil para obtener rápidamente resultados que ayudarán en la realización de predicciones clínicas y otras aplicaciones.
Descripción
La ventilación mecánica es necesaria para muchos pacientes que no pueden respirar normalmente como resultado de enfermedades pulmonares y otros factores que provocan una reducción de la función pulmonar. En este estudio, investigamos los efectos de la ventilación mecánica y la respiración normal en la geometría pulmonar total, así como en bifurcaciones aisladas a través de simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD). Se presentan los resultados de las características del flujo (velocidad del aire, presión en la pared y esfuerzo cortante en la pared) obtenidos de las simulaciones CFD. Se obtuvieron patrones de flujo y caídas de presión similares entre la geometría pulmonar total y las bifurcaciones aisladas tanto en la respiración normal como en la ventilación mecánica, respectivamente. Los resultados obtenidos de las simulaciones sugieren que analizar bifurcaciones locales específicas puede ser una alternativa más factible, ya que puede reducir el tiempo computacional y los errores numéricos resultantes de los cálculos en comparación con la simulación de una geometría pulmonar total compleja. El enfoque presentado en este estudio también demostró que los análisis de bifurcaciones aisladas proporcionaron características de flujo similares a las de la geometría pulmonar total. Por lo tanto, este enfoque puede ser útil para obtener rápidamente resultados que ayudarán en la realización de predicciones clínicas y otras aplicaciones.