Помимо указанных гипотез были приняты еще два допущения, направленные на дальнейшее упрощение геометрии канала: сечение грудной клетки полагалось круглым, а ее высота бесконечной. Такая идеализация формы грудной клетки на первых этапах формирования ее модели, по-видимому, оправдана, хотя отсутствуют принципиальные трудности, связанные с учетом овальности сечения грудной клетки и конечности ее высоты.
Гораздо более существенным недостатком предложенной модели является то, что эта модель игнорирует наличие костной ткани (ребер), мышечно-жировой ткани и самого датчика. Поэтому представляется целесообразным пойти по пути дальнейшего усовершенствования модели за счет введения в ее состав еще трех элементов, которые соответственно учитывают наличие ребер, мышечно-жирового слоя и датчика.
Рисунок 3.1 - Модель грудной клетки человека, а - режим регистрации дыхательных шумов, б — режим вибрационного возбуждения поверхности грудной клетки: 7 - трахея; 2 - паренхима; 3 - мышечно-реберный "каркас"; 4 - мышечно-жировой слой; 5 - кожа (мембрана); 6 - датчик.
Прежде всего рассмотрим элемент, который мог бы моделировать ребра. Как известно, большинство ребер в грудной клетке механически связаны своими концами с позвоночником и грудиной . Таким образом формируется достаточно жесткий решетчатый костный "каркас". Межреберные щели заполнены скелетными мышцами, которые дополнительно ужесточают "каркас". Учитывая, что "каркас" в целом обладает значительно большей жесткостью, чем паренхима и мышечно-жировая ткань, а также то, что расстояние между соседними ребрами мало по сравнению с длинами звуковых волн, характерными для шумов дыхания, представляется оправданным заменить ребра вместе с межреберными мышцами сплошной тонкой оболочкой с некоторыми усредненными физическими свойствами. Такой подход нередко используется в акустике и механике и во многих случаях дает возможность получить достаточно реалистические количественные оценки.
Теперь остановимся на вопросе моделирования мышечно-жировой ткани, расположенной в виде слоя на внешней поверхности ребер. Изучению физических свойств такого рода ткани уделялось сравнительно много внимания. Однако единого мнения о том, какая из ныне известных моделей, построенных в рамках механики сплошных сред, более адекватно описывает мышечно-жировую ткань, пока нет. Одни авторы считают, что свойства этой ткани ближе к вязкоупругой среде. Другие допускают возможность представлять ее в виде вязкой жидкости, заключенной в упругую тонкую мембрану, имитирующую кожу. Это последнее представление и будет использовано в данной модели.
Перейдем к последнему элементу моделируемой системы - датчику. Его наличие на поверхности грудной клетки может существенно влиять на процесс распространения и регистрации дыхательных шумов. Вопросу рационального выбора параметров датчика (с точки зрения минимизации искажений по частоте) уделялось много внимания. Однако нас будет интересовать также вопрос, связанный с оценкой влияния датчика на поле скоростей поверхности грудной клетки в окрестности контакта. Определенные оценки такого влияния можно получить, задав некоторый механический импеданс на участке контакта датчика с грудной клеткой. Остальную часть поверхности грудной клетки будем считать ненагруженной.
Теперь следует указать, каким образом можно смоделировать источник шумов дыхания, генерируемых в трахее потоком воздуха. Подход, используемый в ряде работ, основывается на экспериментальных данных, которые показывают, что при реальных скоростях потока воздуха в трахее в диапазоне примерно до 1000 Гц уровень генерируемого звукового давления практически не зависит от частоты. [8] Учитывая этот факт, можно предположить, что на стенках трахеи прикладывается гармонически изменяющееся звуковое давление Р0. Это предположение позволяет свести моделирование распространения звука в грудной клетке и регистрацию звука на ее поверхности к определению спектральной составляющей передаточной функции канала, включая датчик.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.