Experimental and theoretical determination of the speed of sound in lung parenchyma of rabbits

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The purpose of the study was to develop an experimental-theoretical method for determining the speed of sound in the lung parenchyma. The method is based on the measurement of the characteristics of the impedance of the Helmholtz resonator, that contains lungs under study. The input impedance of the Helmholtz resonator corresponds to the parallel connection of the lung impedance and a resonator. The modified two-microphone method is used to measure the resonant frequency and input impedance response of the product of the resonator chamber volume (lungs). The experimental system consisted of a loud speaker, a wave guide, two microphones for the measurement, and the end empedance node in the form of a connecting tube extended to the inside of the Helmholtz resonator with specified geometric characteristics. When the lungs are added to the Helmholtz resonator, the frequency increases, but not linearly with the decrease in their volume, indicating that the speed of sound is abnormal low in the lung parenchyma. The difference between the calculated and measured resonant frequencies is used to determine the speed of sound in the lung parenchyma. The measurements were carried out on air and collapsed lungs of 8 apparently healthy rabbits. Two variants of sound transmission in the lung parenchyma, corresponding to isothermal and adiabatic processes, are considered. The results of measurement and calculation demonstrate that the speed of sound in the lung parenchyma of an apparently healthy rabbit is 21-22 m/s, what is in accord with modern theoretical concepts.

About the authors

V. I Kezik

State Research Centre of the Russian Federation “Burnasyan Federal Medical Biophysical Center”

Email: vladimirik57@mail.ru
Moscow, Russia

S. P Dragan

State Research Centre of the Russian Federation “Burnasyan Federal Medical Biophysical Center”

Moscow, Russia

A. E Suleymanov

State Research Centre of the Russian Federation “Burnasyan Federal Medical Biophysical Center”

Moscow, Russia

References

  1. E. S. Webster and C. E. Davies, Sensors, 10, 10663 (2010).
  2. С. Н. Ржевкин, Курс лекций по теории звука (Изд-во Московского университета, М., 1960).
  3. И. В. Лебедева и С. П. Драган, Измерительная техника, № 6, 52 (1988).
  4. С. П. Драган, В. И. Кезик и А. В. Богомолов, Изв. РАН. Сер. биол., № 2, 181 (2022).
  5. D. A. Rice, J. Appl. Physiol., 54 (1), 304 (1983).
  6. D. A. Rice, in ILSA Proc. (Lexington, 1986), p. 13.
  7. В. А. Ивашин, В. И. Кезик и В. П. Соловьев, Саратовский науч.-мед. журн., 13 (4), 907 (2017).
  8. Человек. Медико-биологические данные (Медицина, М., 1977).
  9. А. И. Дьяченко и А. Н. Михайловская, Труды ИОФАН, 68, 136 (2012).
  10. В. В. Замащиков и Н. А. Какуткина, Акустич. журн., 37 (3), 484 (1991).
  11. Б. Е. Гельфанд, А. В. Губанов и Е. Н. Тимофеев, Физика горения и взрыва, № 4, 129 (1981).
  12. J. Pierre, R.-M. Guillermic, F. Elias, et al., Eur. Phys. J., 36, 113 (2013).
  13. A. B. Wood, A Textbook of sound (London, 1946).
  14. J. Pierre, C. Gaulon, C. Derec, et al., Investigating the origin of acoustic attenuation in liquid foams, HAL Id: hal-0153666 (2017).
  15. А. В. Богомолов и С. П. Драган, Докл. РАН, 464 (5), 623 (2015).
  16. А. В. Богомолов, С. П. Драган и Г. Г. Ерофеев, Докл. РАН, 487 (1), 97 (2019).
  17. С. П. Драган, А. В. Богомолов и В. И. Кезик, Рос. журн. биомеханики, 24 (2), 187 (2020).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».