Simulaciones de interacción fluido-estructura dependientes del tiempo de un paladar blando humano simplificado
Autores: Li, Peng; Laudato, Marco; Mihaescu, Mihai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulaciones de interacción fluido-estructura dependientes del tiempo de un paladar blando humano simplificado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Apnea del sueño
Obstructiva
Flujo de aire
Vibraciones
Modelo 3D
Flujo respiratorio
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 42
Citaciones: Sin citaciones
El Síndrome de Apnea del Sueño Obstructiva (SAOS) es un trastorno común relacionado con el sueño. Se caracteriza por el colapso parcial o total recurrente de la vía aérea superior faríngea acompañado de vibraciones inducidas de los tejidos blandos (por ejemplo, el paladar blando). El conocimiento del comportamiento del tejido sujeto a un flujo de aire particular es relevante para aplicaciones clínicas realistas. Sin embargo, las mediciones in vivo suelen ser imprácticas. El objetivo del presente estudio es desarrollar un modelo de interacción fluido-estructura en 3D para el sistema uvulopalatal humano relevante para la SAOS basado en geometrías simplificadas en condiciones fisiológicas. Se realizan simulaciones numéricas para evaluar la influencia de las diferentes condiciones de respiración en la dinámica vibracional de la estructura flexible. Mientras tanto, los patrones de fluido se investigan para el sistema fluido-estructura acoplado. Se muestra que aumentar la tasa de flujo respiratorio induce una mayor deformación estructural. No se observa resonancia inducida por desprendimiento de vórtices debido a la gran discrepancia entre la frecuencia oscilatoria del flujo y la frecuencia natural de la estructura. La gran deformación para el caso de respiración simétrica bajo respiración intensiva se debe principalmente a la retroalimentación positiva de las diferencias de presión en las superficies superior e inferior de la estructura.
Descripción
El Síndrome de Apnea del Sueño Obstructiva (SAOS) es un trastorno común relacionado con el sueño. Se caracteriza por el colapso parcial o total recurrente de la vía aérea superior faríngea acompañado de vibraciones inducidas de los tejidos blandos (por ejemplo, el paladar blando). El conocimiento del comportamiento del tejido sujeto a un flujo de aire particular es relevante para aplicaciones clínicas realistas. Sin embargo, las mediciones in vivo suelen ser imprácticas. El objetivo del presente estudio es desarrollar un modelo de interacción fluido-estructura en 3D para el sistema uvulopalatal humano relevante para la SAOS basado en geometrías simplificadas en condiciones fisiológicas. Se realizan simulaciones numéricas para evaluar la influencia de las diferentes condiciones de respiración en la dinámica vibracional de la estructura flexible. Mientras tanto, los patrones de fluido se investigan para el sistema fluido-estructura acoplado. Se muestra que aumentar la tasa de flujo respiratorio induce una mayor deformación estructural. No se observa resonancia inducida por desprendimiento de vórtices debido a la gran discrepancia entre la frecuencia oscilatoria del flujo y la frecuencia natural de la estructura. La gran deformación para el caso de respiración simétrica bajo respiración intensiva se debe principalmente a la retroalimentación positiva de las diferencias de presión en las superficies superior e inferior de la estructura.