Моделирование генерации шума стенозом в сосуде

Abstract

Проведен эксперимент in vitro по изучению свойств акустического поля в грудной клетке человека, создаваемого течением в большом кровеносном сосуде. Рассмотрены случаи нормального и стенозированного сосудов. Стеноз моделировался полыми жесткостенными цилиндрическими вставками разных размеров. Диапазон скоростей течения соответствовал скоростям движения крови в больших сосудах человека. Анализ акустических полей обнаруживает характерные признаки присутствия стеноза, а именно: общее увеличение уровней шума и генерацию новых частотных компонент в спектре мощности. Компоненты отождествляются с характерными частотами образования вихрей в области возмущенного течения за стенозом и с резонансными частотами колебаний сегмента сосуда за стенозом. Установлено, что мощность акустического излучения стеноза приблизительно пропорциональна четвертой степени ``степени тяжести'' стеноза и четвертой степени числа Рейнольдса течения.

Проведено експеримент in vitro з вивчення властивостей акустичного поля в грудній клітці людини, створюваного течією у великій кровоносній судині. Розглянуті випадки нормальної і стенозованої судин. Стеноз моделювався порожнистими жорсткостінними циліндричними вставками різних розмірів. Діапазон швидкостей течії відповідав швидкостям руху крові у великих судинах людини. Аналіз акустичних полів показує характерні ознаки присутності стенозу, а саме: загальне збільшення рівнів шуму й генерацію нових частотних компонент в спектрі потужності. Компоненти ототожнюються з характерними частотами утворення виохрів у області збуреної течії за стенозом і з резонансними частотами коливань сегмента судини за стенозом. Встановлено, що потужність акустичного випромінювання стенозу приблизно пропорційна четвертому степеню ``ступеня тяжкості'' стеноза та четвертому степеню числа Рейнольдса течії.

An in vitro experiment is carried out in order to study the properties of an acoustic field in human chest produced by flow in a larger blood vessel. The cases of intact and partially occluded vessels are considered, and abrupt rigid-wall hollow axisymmetric cylindrical plugs of different inner diameters and lengths are used as stenoses. The analysis of the noise fields reveals the characteristic signs of the presence of a stenotic obstruction in the vessel. These are the general increase of the noise levels and production of the new frequency components in the power spectrum. The components are identified with the characteristic frequencies of vortex formation in a disturbed flow region past stenosis and the resonance frequencies of vibrations of a poststenotic segment of vessel. The stenosis generated acoustic power is found to be approximately proportional to the fourth power of the constriction severity and fourth power of the flow Reynolds number.