İnsan solunum sisteminde aerosol dinamikleri üzerine yapılan sayısal çalışmaların incelenmesi
A review of numerical studies on the aerosol dynamics in the human respiratory system
- Tez No: 930421
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DOĞAN ÇİLOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik ve Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
Amaç: Günümüzde solunum yolu hastalıkları, önemli sağlık sorunlarının başında yer almaktadır. Çevre kirliliği, toz, duman, orman yangınları ve volkanik aktiviteler gibi atmosferde bulunan aerosol maddeler, bu hastalıkların ortaya çıkmasına neden olan başlıca etkenlerdir. Solunum yolu hastalıklarının tedavisinde inhaler ilaçlar etkin bir şekilde kullanılmakta olup, bu ilaçların aerosol formunda etkili bir şekilde hedefe iletilmesi tedavi sürecinin başarısını doğrudan etkilemektedir. Bu çalışma, aerosol partiküllerinin solunum yollarındaki davranışını ve tedavi süreçlerine olan etkisini anlamak amacıyla yapılan araştırmalara dair kapsamlı bir literatür taraması yapmaktadır. Yöntem: Solunum yollarında biriken aerosol parçacıkların in vivo ve in vitro olarak ölçülmesi oldukça zordur. Bununla birlikte, gelişen teknoloji sayesinde sayısal ve deneysel araştırmaları daha etkili hale getiren görüntü tabanlı modeller geliştirilmiştir. Bu bağlamda, CFD yöntemleri, aerosol birikimini etkileyen ana parametrelerin değerlendirilmesinde önemli bir araç olarak kullanılmaktadır. Bu çalışma, insan solunum sisteminde aerosol dinamiklerini modelleyen farklı yöntem ve çözümleri incelemektedir. Solunum sistemindeki hava akışı ve partiküler madde birikimi için uygun hesaplama yöntemleri, geometrik varyasyonların solunum yollarındaki etkileri ve aerosol partiküllerinin özellikleri detaylı bir şekilde ele alınmaktadır. Bulgular: Aerosol partiküllerinin davranışı ve solunum sistemindeki hava akışı, tedavi süreçlerinin başarıya ulaşmasında kritik bir öneme sahiptir. Aerosol dinamiği, solunum yolu hastalıkları tedavisinde partiküler maddeye maruz kalmanın hastalık ve ölüm oranları üzerindeki etkisini belirleyen bir faktördür. Yapılan literatür taramasında, solunum sistemindeki akış modelleri, hava akışı özellikleri ve aerosol partiküllerinin boyutları, morfolojisi, higroskopik büyüme ve konumu gibi özellikler incelenmiştir. Sonuçlar, aerosol dinamiğinin çeşitli sayısal parametrelere bağlı olarak değiştiğini ve bu parametrelerin tedavi sonuçları üzerinde belirleyici etkiler yarattığını ortaya koymuştur. Alveol çapı, solunum hızı, basınç, sıcaklık, nem, kayma gerilimi ve alveol duvar kalınlığı gibi faktörler, aerosol birikimini etkileyen temel parametrelerdir Sonuç: Bu çalışma, aerosol dinamiği üzerine yapılan mevcut araştırmaları inceleyerek, solunum yollarındaki aerosol birikiminin etkilerini anlamaya yönelik önemli bir katkı sunmaktadır. Solunum yollarındaki hava akışını ve partikül birikimini etkileyen faktörlerin sayısal modelleme ile değerlendirilmesi, tedavi süreçlerinin optimize edilmesine yardımcı olabilir. CFD yöntemleri, aerosol birikimini incelemek ve tedavi sonuçlarını iyileştirmek için güçlü bir araç olarak öne çıkmaktadır. Elde edilen bulgular, aerosol dinamiğinin, tedavi stratejilerinin başarısını artırabilecek şekilde daha ayrıntılı bir şekilde modellenmesi gerektiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Purpose: Respiratory diseases are among the leading health problems today. Aerosol substances present in the atmosphere, such as air pollution, dust, smoke, forest fires, and volcanic activities, are major contributors to the onset of these diseases. Inhaler drugs are effectively used in the treatment of respiratory diseases, and the effective delivery of these drugs in aerosol form directly impacts the success of the treatment process. This study provides a comprehensive literature review of research aimed at understanding the behavior of aerosol particles in the respiratory system and their impact on treatment processes. Method: It is quite challenging to measure the accumulation of aerosol particles in the respiratory system both in vivo and in vitro. However, with advancing technology, image-based models have been developed that make numerical and experimental research more effective. In this context, Computational Fluid Dynamics (CFD) methods are used as an important tool for evaluating the main parameters affecting aerosol accumulation. This study examines various methods and solutions for modeling aerosol dynamics in the human respiratory system. Suitable computational methods for airflow and particulate matter accumulation in the respiratory system, the effects of geometric variations in the respiratory tract, and the properties of aerosol particles are discussed in detail. Findings: The behavior of aerosol particles and airflow in the respiratory system is of critical importance in the success of treatment processes. Aerosol dynamics is a factor in determining the impact of exposure to particulate matter on disease and mortality rates in respiratory disease treatments. The literature review examined the airflow models in the respiratory system, airflow properties, and characteristics of aerosol particles such as size, morphology, hygroscopic growth, and location. The results showed that aerosol dynamics vary depending on several numerical parameters, and these parameters have a determining impact on treatment outcomes. Key factors such as alveolar diameter, respiratory rate, pressure, temperature, humidity, shear stress, and alveolar wall thickness are fundamental parameters influencing aerosol accumulation. Results: This study provides a significant contribution to understanding the effects of aerosol accumulation in the respiratory system by reviewing existing research on aerosol dynamics. Numerical modeling of factors affecting airflow and particle accumulation in the respiratory system can help optimize treatment processes. Computational Fluid Dynamics (CFD) methods emerge as a powerful tool for studying aerosol accumulation and improving treatment outcomes. The findings indicate that aerosol dynamics should be modeled in greater detail to enhance the success of treatment strategies.
Benzer Tezler
- Impact of agricultural sources on NH3 and PM levels in the South-Central Anatolia
Güney İç Anadoludaki tarımsal kaynakların NH3 ve PM üzerindeki etkilerinin incelenmesi
AYKUT MEHMET ALBAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURÇAK KAYNAK TEZEL
- Gaziantep'te PM2.5 konsantrasyonunun zamansal ve mekânsaltahminine yönelik transfer öğrenme destekli hibrit yapay zeka modelleri
Spatio-temporal estimation of PM2.5 concentrations in gaziantepusing transfer learning-based hybrid artificial intelligence models
TÜRKAN ZENGİN GÖMLEKSİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Meteorolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİklim Bilimi ve Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN TOROS
- Characterization of semi-volatile organic compounds in fine atmospheric particles
Ince atmosferik partiküllerde yarı uçucu organiklerin karakterizasyonu
ELİF MERTOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Çevre MühendisliğiMarmara ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ROSA MARIA FLORES RANGEL
- Development of QCM sensors for measuring particulate matter concentration
QCM sensörlerinin partikül madde konsantrasyonunu ölçmek için geliştirilmesi
MAJID JAVADZADEHKALKHORAN
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- Legionella pneumophila serogrup 2-14 suşları ile aynı ortamı paylaşan bakterilerin birbirleriyle etkileşimi
Interaction of Legionella pneumophile serogroup 2-14 strains with bacteria sharing the same habitat
AYŞEGÜL YAZICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Mikrobiyolojiİstanbul ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYTEN ERDEM