CT-FEM of the human thorax: Frequency response function and 3D harmonic analysis at resonance
Notice bibliographique
Résumé
High-frequency chest wall compression (HFCC) therapy by airway clearance devices (ACDs) acts on the rheological properties of bronchial mucus to assist in clearing pulmonary secretions. Investigating low-frequency vibrations on the human thorax through numerical simulations is critical to ensure consistency and repeatability of studies by reducing extreme variability in body measurements across individuals. This study aims to present the numerical investigation of the harmonic acoustic excitation of ACDs on the human chest as a gentle and effective HFCC therapy. Four software programs were sequentially used to visualize medical images, decrease the number of surfaces, generate and repair meshes, and conduct numerical analysis, respectively. The developed methodology supplied the validation of the effect of HFCC through computed tomography-based finite element analysis (CT-FEM) of a human thorax. To illustrate the vibroacoustic characteristics of the HFCC therapy device, a 146-decibel sound pressure level (dBSPL) was applied on the back-chest surface of the model. Frequency response function (FRF) across 5-100 Hz was analyzed to characterize the behaviour of the human thorax with the state-space model. We discovered that FRF pertaining to accelerance equals 0.138 m/s2N at the peak frequency of 28 Hz, which is consistent with two independent experimental airway clearance studies reported in the literature. The state-space model assessed two apparent resonance frequencies at 28 Hz and 41 Hz for the human thorax. The total displacement, kinetic energy density, and elastic strain energy density were furthermore quantified at 1 µm, 5.2 µJ/m3, and 140.7 µJ/m3, respectively, at the resonance frequency. In order to deepen our understanding of the impact on internal organs, the model underwent simulations in both the time domain and frequency domain for a comprehensive analysis. Overall, the present study enabled determining and validating FRF of the human thorax to roll out the inconsistencies, contributing to the health of individuals with investigating gentle but effective HFCC therapy conditions with ACDs. This innovative finding furthermore provides greater clarity and a tangible understanding of the subject by simulating the responses of CT-FEM of the human thorax and internal organs at resonance.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».