Análisis basado en un solucionador adjunto de las morfologías de la boca y la lengua en la deposición de vapor en la vía aérea superior
Autores: Talaat, Mohamed; Si, Xiuhua; Xi, Jinxiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis basado en un solucionador adjunto de las morfologías de la boca y la lengua en la deposición de vapor en la vía aérea superior
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Dosimetría de inhalación
Aerosoles
Tracto respiratorio
Morfologías de las vías respiratorias
Modelo adjunto de CFD
Deposición de vapor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
A pesar de que la dosimetría de inhalación está determinada por tres factores (es decir, la respiración, los aerosoles y el tracto respiratorio), las dos primeras categorías han sido estudiadas más ampliamente que la última. Tanto la respiración como los aerosoles son variables cuantitativas que pueden cambiarse fácilmente, mientras que las morfologías de las vías respiratorias son difíciles de reconstruir, modificar y cuantificar. Aunque existen varios métodos disponibles para la reconstrucción y modificación de modelos, desarrollar un modelo de vía aérea anatómicamente preciso y adaptarlo a diversas condiciones fisiológicas sigue siendo laborioso y técnicamente desafiante. El objetivo de este estudio es explorar la viabilidad de utilizar un modelo adjunto-CFD para comprender los efectos de la forma de la vía aérea en la deposición de vapor y controlar el flujo de vapor hacia los pulmones. Se utilizó un modelo de boca-garganta, con la forma de la boca y la lengua variando automáticamente a través de la morfología adjunta y el transporte de vapor simulado utilizando ANSYS Fluent acoplado con un modelo de absorción en la pared. Se consideraron dos productos químicos con diferentes tasas de adsorción, acetaldehído y benceno, que mostraron grandes diferencias en la sensibilidad de la dosimetría a las formas de las vías aéreas. Para ambos productos químicos, se identificó primero la morfología máxima posible y luego se realizaron estudios paramétricos de morfología. Los resultados muestran que cambiar la forma de la boca y la lengua puede alterar la filtración oral en un 3.2% para el acetaldehído y un 0.27% para el benceno bajo una determinada condición de inhalación. La parte frontal de la lengua ejerce un impacto significativo en todos los casos considerados, mientras que el impacto de otras regiones varía entre los casos. Este estudio demuestra que el enfoque híbrido adjunto-CFD puede ser un método práctico y eficiente para investigar la variabilidad asociada a la morfología en la dosimetría de vapores y nanomedicinas bajo inhalación continua.
Descripción
A pesar de que la dosimetría de inhalación está determinada por tres factores (es decir, la respiración, los aerosoles y el tracto respiratorio), las dos primeras categorías han sido estudiadas más ampliamente que la última. Tanto la respiración como los aerosoles son variables cuantitativas que pueden cambiarse fácilmente, mientras que las morfologías de las vías respiratorias son difíciles de reconstruir, modificar y cuantificar. Aunque existen varios métodos disponibles para la reconstrucción y modificación de modelos, desarrollar un modelo de vía aérea anatómicamente preciso y adaptarlo a diversas condiciones fisiológicas sigue siendo laborioso y técnicamente desafiante. El objetivo de este estudio es explorar la viabilidad de utilizar un modelo adjunto-CFD para comprender los efectos de la forma de la vía aérea en la deposición de vapor y controlar el flujo de vapor hacia los pulmones. Se utilizó un modelo de boca-garganta, con la forma de la boca y la lengua variando automáticamente a través de la morfología adjunta y el transporte de vapor simulado utilizando ANSYS Fluent acoplado con un modelo de absorción en la pared. Se consideraron dos productos químicos con diferentes tasas de adsorción, acetaldehído y benceno, que mostraron grandes diferencias en la sensibilidad de la dosimetría a las formas de las vías aéreas. Para ambos productos químicos, se identificó primero la morfología máxima posible y luego se realizaron estudios paramétricos de morfología. Los resultados muestran que cambiar la forma de la boca y la lengua puede alterar la filtración oral en un 3.2% para el acetaldehído y un 0.27% para el benceno bajo una determinada condición de inhalación. La parte frontal de la lengua ejerce un impacto significativo en todos los casos considerados, mientras que el impacto de otras regiones varía entre los casos. Este estudio demuestra que el enfoque híbrido adjunto-CFD puede ser un método práctico y eficiente para investigar la variabilidad asociada a la morfología en la dosimetría de vapores y nanomedicinas bajo inhalación continua.