|
|
Transport a depozice aerosolu v dýchacím traktu člověka
Elcner, Jakub ; Kratochvíl, Zdeněk (oponent) ; Volavý, Jaroslav (oponent) ; Jícha, Miroslav (vedoucí práce)
Jednou z možných cest léčby nemocí dýchacího ústrojí je použití léku ve formě aerosolu. Jedná se o neinvazivní a rychlý způsob jak dopravit lék do požadované části tracheobronchiálního stromu nebo do krevního oběhu. Ačkoliv se metoda dávkování léků pomocí inhalátorů a nebulizérů používá již delší dobu, stále se řeší otázka účinnosti této metody. Značná část takto dopravovaných léků se nedostane do svého zamýšleného cíle a deponuje v oblastech, kde jejich působení nevyžadujeme. Cílem této práce je pomoci k řešení otázky průchodnosti monodispersního, homogenního aerosolu obsahujícího částice mikronových velikostí skrze horní část dýchacích cest. Tato práce byla vypracována s využitím numerických simulací provedených metodou konečných objemů v programu na bázi výpočtové mechaniky kontinua. Turbulence byla modelována metodou Reynoldsova středování Navier – Stokesových rovnic s využitím dvourovnicového modelu k-omega SST. Výsledkem práce je analýza proudění během dvou zvolených dýchacích režimů s ohledem na stacionární i cyklický průběh proudění a jejich porovnání s experimenty na totožných geometriích. Dále byla provedena rešerše zjednodušených modelů plic a jejich geometrie použita při výpočtu distribuce vzduchu v modelu dýchacích cest. V závěru práce je pak proveden výpočet depozice aerosolu a proveden rozbor jeho výsledků.
|
|
| |
|
|
Využití fluorescenčních technik ve studiu depozice aerosolů
Lippay, Josef ; Jedelský, Jan (oponent) ; Mravec, Filip (vedoucí práce)
Pro využití fluorescenční spektroskopie jako metody detekce aerosolových částic v modelu plic, bylo navrženo několik experimentů. Jedním z experimentů bylo použití luminiscenčních vlastností DEHS (bis(2-ethylhexyl)dekandioát), pro výpočet depozice aerosolu. Výstupem tohoto experimentu bylo potvrzení existence klastrů způsobujících luminiscenci DEHS. Tato luminiscence však není dostatečně závislá na koncentraci a není tedy vhodná pro výpočty depozic aerosolu. Další navrženým experimentem bylo použití DEHS-fluoresceinových částic generovaných pomocí kondenzačního generátoru monodisperzního aerosolu (CMAG), kde pro extrakci fluoresceinu byl nahrazen isopropylalkohol za vodu. Tímto bylo dosaženo odstranění negativního vlivu DEHS, vlivem jeho hydrofobního chování, čímž došlo k zpřesnění výsledků depozic. Jako poslední navržený experiment byla generace částic fluoresceinu sodného pomocí práškového rozprašovače (SSPD). Depozice tímto způsobem vyústila v nižší depoziční účinnost způsobenou polydisperzitou částic. Výsledky pak poskytly i obrazový záznam o ohniscích depozice. Výsledky práce jsou poznatky o využití fluorescenční spektroskopie pro studii depozice aerosolu a možnostech generace fluorescenčních částic. Získané poznatky slouží k rozšíření současných znalostí o možnostech detekce aerosolu v modelu plic a mohou sloužit pro validaci numerických simulací.
|
|
|
Experimentální výzkum transportu a depozice aerosolů v dýchacím traktu člověka
Lízal, František ; Janotková, Eva (oponent) ; Adamec, Vladimír (oponent) ; Jícha, Miroslav (vedoucí práce)
Vdechovaný aerosol má značný vliv na zdraví každého člověka. Pochopení mechanismů transportu a depozice aerosolu v lidských plicích je nutnou podmínkou jak pro lepší ochranu před toxickými účinky škodlivých částic, tak zejména pro efektivní použití inhalovaných terapeutických aerosolů. Smyslem této dizertační práce proto bylo získat nové poznatky v této oblasti na základě in vitro prováděných experimentů. Pro měření transportu aerosolu byla zvolena fázová Dopplerovská anemometrie, kterou byla měřena současně rychlost i velikost částic. Výsledky byly zpracovány metodami statistické a frekvenční analýzy. Depozice sférických aerosolových částic byla měřena pozitronovou emisní tomografií, fázově kontrastní mikroskopie kombinovaná s automatickou analýzou obrazů byla využita pro měření depozice vláknových částic. Všechny experimenty byly provedeny na fyzických modelech plic vytvořených na základě reálné geometrie. Výsledkem práce jsou poznatky o charakteristikách proudění, přechodu z laminárního do turbulentního režimu, vlivu režimu dýchání a velikosti částic na transport aerosolu a rozložení depozice aerosolu při různých režimech. Porovnáním depozice na realistickém a semirealistickém modelu s válcovými stěnami byl zjištěn zásadní vliv realistické ústní dutiny. Získané poznatky slouží nejen k rozšíření současných znalostí o chování aerosolu v plicích, ale mohou být použity i pro validaci numerických simulací.
|
|
|
Analysis of inhaled particles deposition in a model of human lungs
Miček, Adam ; Bělka, Miloslav (oponent) ; Lízal, František (vedoucí práce)
Correct understanding of aerosol deposition and behavior in human respiratory tract is crucial for the efficient delivery of medication and health protection. This bachelor thesis analyses deposition of 1µm particles in realistic and idealized lung geometry, from data previously acquired by positron emission tomography (PET) and computed tomography (CT). PET and CT scans were imported into Carimas 2.0 software which was used to obtain value of volumetric radioactivity. Corrections were applied to the acquired values and consequently, deposition characteristics were calculated and reviewed. Data was also compared to previous studies. Methodology of analyses and calculations was validated by duplicity of scans and their analyses, and repetition of analyses by another trained person which confirmed its good stability and credibility of use. Described procedure can serve as an example of possible way to process PET and CT data in Carimas software. Obtained detailed information about deposition and numerous deposition characteristics can be used for comparison in future studies, experiments, or used as data for validation of computer modeled deposition. Based on deposition results, inertial impaction was confirmed to be the dominant deposition mechanism in realistic model of lungs and very little impact of flow rate on deposition was found for idealized model of lungs.
|
|
| |
|
|
Analysis of inhaled particles deposition in a model of human lungs
Miček, Adam ; Bělka, Miloslav (oponent) ; Lízal, František (vedoucí práce)
Correct understanding of aerosol deposition and behavior in human respiratory tract is crucial for the efficient delivery of medication and health protection. This bachelor thesis analyses deposition of 1µm particles in realistic and idealized lung geometry, from data previously acquired by positron emission tomography (PET) and computed tomography (CT). PET and CT scans were imported into Carimas 2.0 software which was used to obtain value of volumetric radioactivity. Corrections were applied to the acquired values and consequently, deposition characteristics were calculated and reviewed. Data was also compared to previous studies. Methodology of analyses and calculations was validated by duplicity of scans and their analyses, and repetition of analyses by another trained person which confirmed its good stability and credibility of use. Described procedure can serve as an example of possible way to process PET and CT data in Carimas software. Obtained detailed information about deposition and numerous deposition characteristics can be used for comparison in future studies, experiments, or used as data for validation of computer modeled deposition. Based on deposition results, inertial impaction was confirmed to be the dominant deposition mechanism in realistic model of lungs and very little impact of flow rate on deposition was found for idealized model of lungs.
|
|
|
Transport a depozice aerosolu v dýchacím traktu člověka
Elcner, Jakub ; Kratochvíl, Zdeněk (oponent) ; Volavý, Jaroslav (oponent) ; Jícha, Miroslav (vedoucí práce)
Jednou z možných cest léčby nemocí dýchacího ústrojí je použití léku ve formě aerosolu. Jedná se o neinvazivní a rychlý způsob jak dopravit lék do požadované části tracheobronchiálního stromu nebo do krevního oběhu. Ačkoliv se metoda dávkování léků pomocí inhalátorů a nebulizérů používá již delší dobu, stále se řeší otázka účinnosti této metody. Značná část takto dopravovaných léků se nedostane do svého zamýšleného cíle a deponuje v oblastech, kde jejich působení nevyžadujeme. Cílem této práce je pomoci k řešení otázky průchodnosti monodispersního, homogenního aerosolu obsahujícího částice mikronových velikostí skrze horní část dýchacích cest. Tato práce byla vypracována s využitím numerických simulací provedených metodou konečných objemů v programu na bázi výpočtové mechaniky kontinua. Turbulence byla modelována metodou Reynoldsova středování Navier – Stokesových rovnic s využitím dvourovnicového modelu k-omega SST. Výsledkem práce je analýza proudění během dvou zvolených dýchacích režimů s ohledem na stacionární i cyklický průběh proudění a jejich porovnání s experimenty na totožných geometriích. Dále byla provedena rešerše zjednodušených modelů plic a jejich geometrie použita při výpočtu distribuce vzduchu v modelu dýchacích cest. V závěru práce je pak proveden výpočet depozice aerosolu a proveden rozbor jeho výsledků.
|
|
|
Experimentální výzkum transportu a depozice aerosolů v dýchacím traktu člověka
Lízal, František ; Janotková, Eva (oponent) ; Adamec, Vladimír (oponent) ; Jícha, Miroslav (vedoucí práce)
Vdechovaný aerosol má značný vliv na zdraví každého člověka. Pochopení mechanismů transportu a depozice aerosolu v lidských plicích je nutnou podmínkou jak pro lepší ochranu před toxickými účinky škodlivých částic, tak zejména pro efektivní použití inhalovaných terapeutických aerosolů. Smyslem této dizertační práce proto bylo získat nové poznatky v této oblasti na základě in vitro prováděných experimentů. Pro měření transportu aerosolu byla zvolena fázová Dopplerovská anemometrie, kterou byla měřena současně rychlost i velikost částic. Výsledky byly zpracovány metodami statistické a frekvenční analýzy. Depozice sférických aerosolových částic byla měřena pozitronovou emisní tomografií, fázově kontrastní mikroskopie kombinovaná s automatickou analýzou obrazů byla využita pro měření depozice vláknových částic. Všechny experimenty byly provedeny na fyzických modelech plic vytvořených na základě reálné geometrie. Výsledkem práce jsou poznatky o charakteristikách proudění, přechodu z laminárního do turbulentního režimu, vlivu režimu dýchání a velikosti částic na transport aerosolu a rozložení depozice aerosolu při různých režimech. Porovnáním depozice na realistickém a semirealistickém modelu s válcovými stěnami byl zjištěn zásadní vliv realistické ústní dutiny. Získané poznatky slouží nejen k rozšíření současných znalostí o chování aerosolu v plicích, ale mohou být použity i pro validaci numerických simulací.
|
|
|
Experimentální výzkum transportu a depozice aerosolů v dýchacím traktu člověka
Lízal, František ; Jícha, Miroslav (vedoucí práce)
Vdechovaný aerosol má značný vliv na zdraví každého člověka. Pochopení mechanismů transportu a depozice aerosolu v lidských plicích je nutnou podmínkou jak pro lepší ochranu před toxickými účinky škodlivých částic, tak zejména pro efektivní použití inhalovaných terapeutických aerosolů. Smyslem této dizertační práce proto bylo získat nové poznatky v této oblasti na základě in vitro prováděných experimentů. Pro měření transportu aerosolu byla zvolena fázová Dopplerovská anemometrie, kterou byla měřena současně rychlost i velikost částic. Výsledky byly zpracovány metodami statistické a frekvenční analýzy. Depozice sférických aerosolových částic byla měřena pozitronovou emisní tomografií, fázově kontrastní mikroskopie kombinovaná s automatickou analýzou obrazů byla využita pro měření depozice vláknových částic. Všechny experimenty byly provedeny na fyzických modelech plic vytvořených na základě reálné geometrie. Výsledkem práce jsou poznatky o charakteristikách proudění, přechodu z laminárního do turbulentního režimu, vlivu režimu dýchání a velikosti částic na transport aerosolu a rozložení depozice aerosolu při různých režimech. Porovnáním depozice na realistickém a semirealistickém modelu s válcovými stěnami byl zjištěn zásadní vliv realistické ústní dutiny. Získané poznatky slouží nejen k rozšíření současných znalostí o chování aerosolu v plicích, ale mohou být použity i pro validaci numerických simulací.
|
host ::
RSS.