多因素影响下的人体肺腺泡区吸入颗粒物沉积规律数值模拟研究

作     者：李鹏辉 徐新喜 李蓉 乔扬 LI Penghui;XU Xinxi;LI Rong;QIAO Yang

作者机构：军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所天津300161 武警后勤学院军事预防医学教研室天津300309 

出 版 物：《生物医学工程学杂志》 (Journal of Biomedical Engineering)

年 卷 期：2020年第37卷第5期

页      面：793-801页

核心收录：

学科分类：1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(31070832) 

主　　题：人体肺腺泡 多肺泡模型 动态沉积特性 颗粒物粒径 呼吸模式 

摘      要：研究颗粒物在人体肺腺泡区的沉积规律对了解肺部疾病致病机制、促进肺部疾病的预防和治疗都有重要意义。现行研究大多关注颗粒物在人体肺腺泡区的最终沉积率,而对其沉积动态过程鲜有涉及。本文建立了G3~G7共五个多肺泡模型,引入颗粒物沉积速度评价参数1/4沉积时间,通过数值模拟研究了模型级数和结构、颗粒物粒径、呼吸模式等因素对0.1~5μm粒径范围内颗粒物沉积规律的影响,归纳总结了不同粒径颗粒物的沉积特点,为进一步了解人体肺腺泡区颗粒物的运动规律提供了新视角。结果表明:模型级数和结构是影响各粒径颗粒物沉积的重要因素。0.1μm颗粒物沉积受布朗力主导,沉积率高,沉积速度快,沉积曲线呈对数型分布;5μm颗粒物沉积受重力主导,沉积率高,沉积较快,沉积曲线呈“S型分布;0.3~1μm颗粒物沉积则受惯性冲击影响较大,随着呼吸模式的改变沉积规律变化明显。本文的研究方法和结果能为进一步探究肺部疾病致病机制和肺部疾病的预防与治疗提供理论依据和数据支持。