Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of upper respiratory tract segmentation features to determine nasal conductance

Avrunin Oleg, Nosova Yana, Shushliapina Nataliia, Abdelhamid Ibrahim Younouss, Avrunin Oleksandr, Kyrylashchuk Svetlana, Moskovchuk Olha, Mamyrbayev Orken

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2022

|

T. 12, nr 4

35--40

EN

The paper examines the features of segmentation of the upper respiratory tract to determine nasal air conduction. 2D and 3D illustrations of the segmentation process and the obtained results are given. When forming an analytical model of the aerodynamics of the nasal cavity, the main indicator that characterizes the configuration of the nasal canal is the equivalent diameter, which is determined at each intersection of the nasal cavity. It is calculated based on the area and perimeter of the corresponding section of the nasal canal. When segmenting the nasal cavity, it is first necessary to eliminate air structures that do not affect the aerodynamics of the upper respiratory tract - these are, first of all, intact spaces of the paranasal sinuses, in which diffuse air exchange prevails. In the automatic mode, this is possible by performing the elimination of unconnected isolated areas and finding the difference coefficients of the areas connected by confluences with the nasal canal in the next step. High coefficients of difference of sections between intersections will indicate the presence of separated areas and contribute to their elimination. The complex configuration and high individual variability of the structures of the nasal cavity does not allow segmentation to be fully automated, but this approach contributes to the absence of interactive correction in 80% of tomographic datasets. The proposed method, which takes into account the intensity of the image elements close to the contour ones, allows to reduce the averaging error from tomographic reconstruction up to 2 times due to artificial sub-resolution. The perspective of the work is the development of methods for fully automatic segmentation of the structures of the nasal cavity, taking into account the individual anatomical variability of the upper respiratory tract.

PL

W pracy przeanalizowano cechy segmentacji górnych dróg oddechowych w celu określenia powietrznego przewodnictwa nosowego. Przedstawiono zdjęcia 2D i 3D procesu segmentacji oraz uzyskanych wyników. Podczas formowania analitycznego modelu aerodynamiki jamy nosowej głównym wskaźnikiem charakteryzującym konfigurację kanału nosowego jest ekwiwalentna średnica, którą wyznacza się na każdym skrzyżowaniu jam nosowych. Jest ona obliczana na podstawie pola powierzchni i obwodu odpowiedniego odcinka kanału nosowego. Podczas segmentacji jamy nosowej w pierwszej kolejności należy wyeliminować struktury powietrzne, które nie wpływają na aerodynamikę górnych dróg oddechowych – są to przede wszystkim nienaruszone przestrzenie zatok przynosowych, w których dominuje rozproszona wymiana powietrza. W trybie automatycznym jest to możliwe dzięki eliminacji niepołączonych izolowanych obszarów i znalezieniu, w kolejnym kroku, współczynników różnicy obszarów połączonych konfluencjami z przewodem nosowym. Wysokie współczynniki różnic przekrojów pomiędzy skrzyżowaniami będą wskazywały na obecność wydzielonych obszarów i przyczynią się do ich eliminacji. Złożona konfiguracja i duża zmienność osobnicza struktur jamy nosowej nie pozwala na pełną automatyzację segmentacji, jednak takie podejście przyczynia się do braku konieczności interaktywnej korekcji w 80% zestawów danych tomograficznych. Zaproponowana metoda, uwzględniająca intensywność elementów obrazu znajdujących się blisko konturu, pozwala na nawet 2-krotne zmniejszenie błędu uśredniania z rekonstrukcji tomograficznej, wynikającego ze sztucznej subrozdzielczości. Perspektywą pracy jest opracowanie metod w pełni automatycznej segmentacji struktur jamy nosowej z uwzględnieniem indywidualnej zmienności anatomicznej górnych dróg oddechowych.

2

Determination of hydrodynamic parameters of the sealed pressure extractor

Kosulina Nataliaya, Kosulin Stanislav, Korshunov Kostiantyn, Nosova Tetyana, Nosova Yana

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2021

|

T. 11, nr 2

44--47

EN

The subject matter of the article: Sealed extractor with pressure. The goal of the work: determination of hydrodynamic parameters of the sealed extractor with pressure. As a result of the analysis of the technological process and equipment used in the factories for primary processing of wool, shortcomings and problems are identified and means for their elimination are proposed. It is proposed to use small-sized equipment to work on waste-free technology based on a hydrodynamic pressure extractor. Extraction as an efficient mass transfer process for removing organic components from aqueous solutions has the advantages of low operating temperatures and efficiency. The design features of the sealed pressure extractor are as follows: high angular velocities, the moment of inertia of rotating details, powerful pressure, the presence of nodes that provide a supply and discharge of liquids, tightness. The kinematic and geometric parameters of the rotor affect the sealed extractors’ performance. In sealed extractors, the heavy fraction in the field of centrifugal forces will accumulate on a large radius of the inner side of the rotor and for its movement it is necessary to create an excess pressure at the extractor inlet.

PL

Przedmiotem badań przedstawionych w artykule jest ekstraktor ciśnieniowy. Celem pracy jest określenie jego parametrów hydrodynamicznych. W wyniku analizy procesu technologicznego i urządzeń stosowanych w fabrykach wstępnego przerobu wełny zidentyfikowano problemy i zaproponowano sposoby ich eliminacji. Proponuje się wykorzystanie małogabarytowych urządzeń do pracy w technologii bezodpadowej opartej na hydrodynamicznym ekstraktorze ciśnieniowym. Ekstrakcja jako skuteczny proces przenoszenia masy do usuwania składników organicznych z roztworów wodnych wykazuje zalety w postaci niskich temperatur roboczych i efektywności. Cechy konstrukcyjne ciśnieniowego ekstraktora ciśnieniowego to duże prędkości kątowe, moment bezwładności obracających się części, wysokie ciśnienia, obecność węzłów zapewniających dopływ i odprowadzanie cieczy oraz szczelność. W ekstraktorach ciśnieniowych na wydajność wpływają parametry kinematyczne i geometryczne wirnika. W zamkniętych ekstraktorach frakcja ciężka w polu sił odśrodkowych będzie się gromadzić na dużym promieniu wewnętrznej płaszczyzny wirnika i do jej przemieszczenia konieczne jest wytworzenie nadciśnienia na wlocie do ekstraktora.

3

Using 3D printing technology to full-scale simulation of the upper respiratory tract

Avrunin Oleg, Nosova Yana, Abdelhamid Ibrahim Younouss, Gryshkov Oleksandr, Glasmacher Birgit

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2019

|

T. 9, nr 4

60--63

EN

The project "Implementation of rapid prototyping for modelling the upper respiratory tract in normal and typical pathologies" investigates the urgent problem of improving the reliability of diagnosis and effectiveness of treatment of disorders of the nasal breathing. Possibilities of modern 3D-printing technology for creation of individual natural anatomical models of the upper respiratory tract and determination of their aerodynamic characteristics are considered. The characteristics of the laminar boundary layer of the air flow in the parietal region of the nasal cavity are investigated under different modes of breathing in normal and with typical disorders of the nasal breathing. The concept of investigation of the aerodynamic indices of the anatomical structures of the respiratory system by the results of test tests of individual full-scale 3D models, obtained by the data of spiral computed tomography, is being developed. Theoretical bases of the method of computer planning of restorative rhinosurgical interventions in patients with chronic diseases of the nasal cavity are grounded, based on the change of the configuration of the anatomical structures of the nasal cavity taking into account the aerodynamic parameters of respiration. Modern distance learning and testing tools are being created to demonstrate the technology developed, to provide theoretical knowledge, practical skills and to solve situational tasks for a wide range of specialists. Development and research of natural patterns of the upper respiratory tract allows for supplementing and expanding the knowledge about the aerodynamic characteristics of the nasal cavity, to make decisions about therapy in a short period of time. Experience of the Laboratory of the Institute for Multiphase Processes (IMP) of the Leibniz Universität Hannover (LUH) in the development and use of rapid prototyping capabilities in biotechnology will provide technical support to the project.

PL

Projekt „Wdrożenie szybkiego prototypowania do modelowania górnych dróg oddechowych w normalnych i typowych patologiach” bada pilny problem poprawy wiarygodności diagnozy i skuteczności leczenia zaburzeń oddychania przez nos. Rozważane są możliwości nowoczesnej technologii druku 3D do tworzenia indywidualnych naturalnych modeli anatomicznych górnych dróg oddechowych i określania ich właściwości aerodynamicznych. Charakterystyka laminarnej warstwy granicznej przepływu powietrza w okolicy ciemieniowej jamy nosowej jest badana w różnych trybach oddychania w normalnym i typowym zaburzeniu oddychania przez nos. Opracowywana jest koncepcja badania wskaźników aerodynamicznych struktur anatomicznych układu oddechowego na podstawie wyników testów testowych poszczególnych pełnoskalowych modeli 3D, uzyskanych z danych spiralnej tomografii komputerowej. Podstawy teoretyczne metody komputerowego planowania rekonstrukcyjnych interwencji nosorożców u pacjentów z przewlekłymi chorobami jamy nosowej są oparte na zmianie konfiguracji struktur anatomicznych jamy nosowej z uwzględnieniem parametrów aerodynamicznych oddychania. Tworzone są nowoczesne narzędzia do nauki na odległość i testowania w celu zademonstrowania opracowanej technologii, zapewnienia wiedzy teoretycznej, umiejętności praktycznych i rozwiązywania zadań sytuacyjnych dla szerokiego grona specjalistów. Opracowanie i badanie naturalnych wzorów górnych dróg oddechowych pozwala uzupełnić i poszerzyć wiedzę na temat właściwości aerodynamicznych jamy nosowej w celu podjęcia decyzji o terapii w krótkim okresie czasu. Doświadczenie laboratorium Instytutu Procesów Wielofazowych (IMP) Leibniz Universität Hannover (LUH) w zakresie rozwoju i wykorzystania możliwości szybkiego prototypowania w biotechnologii zapewni wsparcie techniczne dla projektu.

4

Assessment of the diagnostic value of the method of computer olfactometry

Avrunin Oleg, Nosova Yana, Zlepko Sergii, Abdelhamid Ibrahim Younouss, Shushliapina Nataliia

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2019

|

T. 9, nr 3

18--21

EN

Olfactory studies can be a criterion for evaluating rhinosurgical intervention, and olfactory impairment may indicate respiratory impairment. Therefore, the urgent task is to develop an integrated approach to determining respiratory and olfactory disorders. A structural scheme was developed for the method of objective diagnosis of respiratory and olfactory disorders, taking into account the measu, rement of both the aerodynamic parameters of nasal breathing and the calculation of energy characteristics, which are used to determine olfactory sensitivity. The diagnostic significance of the proposed method of analyzing rhinofolipometry data with regard to additional parameters was assessed - it is necessary to take into account the time and power of breathing when the threshold of sensation of the odorivector is at the transition point of the airflow mode to the turbulent quadratic. It has been established that it is advisable to use the energy criteria of nasal breathing, pneumatic power and energy of nasal breathing under the action of the corresponding odor vector for the assessment of respiratory impaired olfactory. To assess the respiratory impairment of olfactory, it is necessary to use the method in which an odor vector is installed in the air path of the rhinomanometer, and the patient is asked to perform breathing maneuvers with a consistent increase in respiration rate while fixing the time at which olfactory sensitivity is achieved and then determining the respiratory energy characteristics. A statistical processing of diagnostic results was carried out, which confirms the adequacy of the model of independent statistical verification and makes it possible to use this method for the functional diagnosis of respiratory-olfactory disorders and testing of respiratory-olfactory sensitivity. The probability index of the error of the second kind is 0.17.

PL

Badania węchowe mogą być kryterium oceny interwencji chirurgicznej nosa, a zaburzenia węchu mogą wskazywać na zaburzenia oddychania. Dlatego też pilnym zadaniem jest opracowanie zintegrowanego podejścia do określania zaburzeń oddechowych i węchowych. Opracowano schemat strukturalny dla metody obiektywnej diagnostyki zaburzeń oddechowych i węchowych, uwzględniający zarówno pomiar parametrów aerodynamicznych oddychania nosowego, jak i obliczenie charakterystyki energetycznej, które są wykorzystywane do określenia wrażliwości węchowej. Oceniono znaczenie diagnostyczne proponowanej metody analizy danych rhinofolipometrycznych w odniesieniu do dodatkowych parametrów – konieczne jest uwzględnienie czasu i mocy oddychania, gdy próg czucia zapachu znajduje się w punkcie przejściowym przepływu powietrza do trybu turbulentnego. Ustalono, że wskazane jest stosowanie kryteriów energetycznych oddychania nosowego, siły pneumatycznej i energii oddychania nosowego pod wpływem odpowiedniego wektora zapachu do oceny zaburzeń oddechowych. W celu oceny zaburzeń oddychania węchu konieczne jest zastosowanie metody, w której wektor zapachu jest zainstalowany w przewodzie powietrznym rhinomanometru, a pacjent jest proszony o wykonywanie czynności oddechowych ze stałym zwiększeniem częstości oddychania przy jednoczesnym ustaleniu czasu, w którym osiągana jest wrażliwość węchowa, a następnie o kreślenie charakterystyki energetycznej oddechu. Przeprowadzono statystyczną obróbkę wyników diagnostycznych, która potwierdza adekwatność modelu niezależnej weryfikacji statystycznej i umożliwia wykorzystanie tej metody do diagnostyki funkcjonalnej zaburzeń oddechowo-zapachowych i badania wrażliwości oddechowo-zapachowej. Wskaźnik prawdopodobieństwa błędu drugiego rodzaju wynosi 0,17.