Numerical investigation on the acoustic imaging of the human respiratory system and manufacturing of the synthetic experimental model
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: FURKAN GİNAZ ALMUS
Danışman: MEHMET BÜLENT ÖZER
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
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.