仮想トポロジーツールを使用した人間の気道のシミュレーションとメッシュの最適化

商用ソフトウェアを使用して、3次元気道幾何学モデルの品質を改善し、要素の数、メッシュ時間、アスペクト比、歪度パラメーターをチェックする方法が提案されています。パッチとパッチに依存しないメッシュ化アルゴリズムと組み合わせた実際と仮想トポロジの使用は、4つの異なるモデルが、優れたアスペクト比と要素の歪度と最小メシング時間のために、仮想トポロジとパッチに依存しないアルゴリズムの組み合わせの最良のソリューションです。その結果、細胞の数が少ないため、メッシュとシミュレーションの両方に必要な計算時間が短縮されます。ジオメトリの取り扱いはこの場合と同様であるため、パッチに依存しないメッシュ化アルゴリズムと組み合わせた仮想トポロジの使用は、バイオエンジニアリングで拡張できます。この方法は、コンピューター断層撮影画像を使用して健康な人に適用されます。結果として得られる数値モデルは、強制的な肺活量測定を正しくシミュレートすることができます。

A method is proposed to improve the quality of the three-dimensional airway geometric models using a commercial software, checking the number of elements, meshing time, and aspect ratio and skewness parameters. The use of real and virtual topologies combined with patch-conforming and patch-independent meshing algorithms results in four different models being the best solution the combination of virtual topology and patch-independent algorithm, due to an excellent aspect ratio and skewness of the elements, and minimum meshing time. The result is a reduction in the computational time required for both meshing and simulation due to a smaller number of cells. The use of virtual topologies combined with patch-independent meshing algorithms could be extended in bioengineering because the geometries handling is similar to this case. The method is applied to a healthy person using their computed tomography images. The resulting numerical models are able to simulate correctly a forced spirometry.