نام پژوهشگر: رامین داستانپور

مدلسازی جذب ذرات در لُب های پنچ گانه ریه با استفاده از روش monte carlo
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان 1389
  رامین داستانپور   احمدرضا پیشه ور

تاکنون مدل های ریاضی فراوانی به منظور شبیه سازی ساختار هندسی مجاری ریوی انسان ارائه شده است. این مدل ها از ساختارهایی ساده و متقارن تا ساختارهایی نامتقارن و متغیر متنوع اند. بسیاری از محققین به شبیه سازی جریان سیال و جذب ذرات در یک یا چند انشعاب نمونه پرداخته اند. دسته ای دیگر از مدل های ساده ی متقارن و یا غیر متقارن اما از پیش تعیین شده و ثابت در شبیه سازی های خود استفاده کرده اند. تنها تعداد محدودی از مطالعات انجام شده در زمینه ی شبیه سازی ساختار و بررسی جذب ذرات در مجاری ریوی از مدل های نامتقارن و غیر ثابت استفاده کرده اند. در اغلب این مطالعات از روش تولید یک تک مسیر ریوی و متوسط گیری روی نتایج به دست آمده در تک مسیر های تولیدی در شبیه سازی ها استفاده شده است. از آنجایی که با انجام چنین شبیه سازی هایی نمی توان اطلاع دقیقی از دیگر مجاری ریوی به دست آورد، شرط مرزی خروجی در انتهای مجاری به درستی قابل تعیین نیست. لذا در اغلب این مطالعات از فرض فشار یکسان در مجاری مجاور یکدیگر و یا تقسیم دبی به نسبت سطح مقطع مجاری به منظور تخمین چگونگی تقسیم شار در هر انشعاب استفاده شده است. در این پژوهش در نظر داریم تا با تولید تمامی مجاری ریوی به صورت یکجا، ساختار کامل یک ریه ی نمونه ی غیرمتقارن و غیر یکتا را تولید نماییم. بدین منظور از الگوریتم آماری-تصادفی monte carlo و توزیع های آماری کوبلینگر و هافمن استفاده خواهیم نمود. از آنجایی که چنین ریه ای از حدود چهارده میلیون مجرا تشکیل می شود، تهیه و اجرای الگوریتم و برنامه ای که بتواند حجم بالای چنین محاسباتی را در زمان مناسب و با دقت کافی به انجام رساند بسیار حائز اهمیت است. این ساختار در قالب لُب های پنج گانه ی ریوی تولید خواهد شد. در ادامه شار متناسب با هر مجرا را با در نظر گرفتن انبساط حبابچه ای و از انتهای مجاری ریوی به سمت نای محاسبه خواهیم نمود. در محاسبه ی این پارامتر از ضرایب منطقه ای انبساط حبابچه ای که بر اثر تفاوت در فشار جنب ریوی حاصل می شود بهره خواهیم برد. سپس با استفاده از روابط نیمه تجربی موجود و اصلاح آن ها، توزیع منطقه ای و کلی جذب ذرات مختلف در لُب های پنج گانه ی ریه ی انسان در یک سیکل کامل تنفسی محاسبه خواهد شد. در انتها با در نظر گرفتن حجم های تنفسی دهان و بینی به عنوان تحویل دهندگان هوای استنشاقی به ریه، میزان جذب ذرات در این نواحی تخمین زده خواهد شد.