Numerical investigation on the acoustic imaging of the human respiratory system and manufacturing of the synthetic experimental model
İnsan solunum sisteminin akustik görüntülemesinin sayısal incelenmesi ve sentetik deneysel modelin üretimi
- Tez No: 763594
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET BÜLENT ÖZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Akustik görüntüleme, Sayısal analiz, Solunum sistemi, Acoustic imaging, Numerical analysis, Respiratory system
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Solunum sistemindeki fizyolojik değişikliklerin ve hastalıkların insan vücudunda oluşan ve yayılan ses dalgalarını etkilediği iyi bilinmektedir. Bu ses dalgalarının frekans, genlik ve faz gibi özellikleri fizyolojik değişiklikler ve bozukluklar hakkında kritik ve benzersiz bilgiler içerebilir. Bu çalışmada, insan göğüs kafesi içerisindeki akustik dalgaların oluşumunu ve yayılımını anlamak için kullanılabilecek insan solunum sisteminin sayısal bir modelini elde etmeyi ve akciğer ve solunum sistemi hastalıklarının teşhisi için akustik görüntüleme yöntemlerini kullanmayı amaçlıyoruz. Literatürde ilk kez insan solunum sisteminin tam bir geometrisine sahip modelde iki temel akustik görüntüleme yöntemi olan Konvansiyonel Hüzme Oluşturucu ve Eşleştirilmiş Alan İşlemcisi bu çalışmanın kapsamında uygulanmıştır. Açık kaynaklı Bilgisayarlı Tomografi görüntüleri ticari bir görüntü işleme yazılımı olan Materialize Mimics ile işlenerek insan göğüs kafesinin gerçekçi sayısal modeli elde edilmiştir. Akustik görüntüleme yöntemleri öncelikle basit iki boyutlu model kullanılarak araştırılmış ve bulgular basit üç boyutlu model ve gerçekçi sayısal model kullanılarak doğrulanmıştır. Literatüre göre, Konvansiyonel Hüzme Oluşturucunun performansı açısından yönlendirme vektörünün seçimi çok önemlidir. Bu nedenle, iki boyutlu modeli kullanarak dört farklı yönlendirme vektörü formülasyonunu inceledik. Ayrıca, aynı modeli kullanan iki farklı Eşleştirilmiş Alan İşlemcisinin performanslarını değerlendirdik. Farklı yönlendirme vektör formülasyonları ve işlemcileri karşılaştırdıktan sonra, akciğer içindeki anormal bölgenin lokalizasyon sonuçlarını göz önünde bulundurarak en başarılı ve tutarlı olanları basit üç boyutlu ve gerçekçi sayısal modellere uyguladık. Modellerin sayısal analizleri, sonlu eleman yazılımı olan COMSOL Multiphysics kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca deneysel doğrulama için kullanılabilecek sentetik bir deneysel solunum sistemi modelinin üretim metodolojisi ve süreci sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
It is well known that physiological changes and diseases in the respiratory system affect the sound waves that form and propagate in the human body. The characteristics of these sound waves, such as frequency, amplitude, and phase, can contain critical and unique information about physiological changes and disorders. In this study, we aim to obtain a numerical model of the human respiratory system that can be used to understand the generation and propagation of acoustic waves within the human thorax and to employ acoustic imaging methods for the diagnosis of lung and respiratory system diseases. Two fundamental acoustic imaging methods, Conventional Beamformer and Matched-Field Processor have been used on the model with an exact geometry of the human respiratory system for the first time in the literature. The realistic numerical model of the human thorax has been obtained by processing the open-source Computed Tomography images through Materialise Mimics, which is a commercial image processing software. Acoustic imaging methods have been primarily investigated using the simple two-dimensional model, and findings were verified using the simple three-dimensional model and realistic numerical model. According to the literature, the selection of the steering vector is crucial in terms of the performance of the Conventional Beamformer. Therefore, we have examined four different steering vector formulations using the two-dimensional model. Also, we have evaluated the performances of the two different Matched-Field Processors using the same model. After comparing the different steering vector formulations and processors, we have applied the most robust and successful ones considering the localization results of the abnormal region within the lung to the simple three-dimensional and realistic numerical models. Numerical analyses of the models were performed using a finite element software, COMSOL Multiphysics. In addition to numerical investigation, the manufacturing methodology and process of the synthetic experimental respiratory system model that can be used for experimental validation have been presented.
Benzer Tezler
- Diesel motorları yakıt püskürtme sistemlerinin dinamik simülasyonu
Başlık çevirisi yok
İRFAN KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ BORAT
- İki katlı pamuk ipliklerinden dokunan kumaşlarda örgüye bağlı olarak maksimum atkı sıklığının değişimi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MELTEM ASLI NARTER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Barajların hacim-verim ilişkisi üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MEHMET KILIÇARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
İnşaat MühendisliğiÇukurova Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TEFARUK HAKTANIR
- A Decision support system for planning standby garbage collection trucks
Yedek çöp toplama kamyonlarının planlanması için bir karar destek sistemi
GÜLSER HACISALİHOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİM DOĞRUSÖZ
- Regresyon analizi ve Türkiye üzerine bir deneme buğday üretiminin tahmini
Başlık çevirisi yok
MACİT MESUT ÖZMEN