Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô hình Hóa Vận Chuyển và Lắng Đọng Hạt trong Khí Quản Người Khỏe và Được Nâng Đỡ
Tóm tắt
Mục tiêu chính của nghiên cứu này là định lượng vận chuyển và lắng động hạt trong đường hô hấp của con người trong các điều kiện thở nhẹ, bình thường và tập thể dục bằng cách sử dụng động lực học chất lỏng tính toán. Cụ thể, chúng tôi đã trình bày một so sánh giữa đường hô hấp khỏe mạnh và có ống stent. Mô hình khí phế quản được xem xét dựa trên mô hình đối xứng Weibel, trong đó chúng tôi đã chèn ống prosthesis Dumon ở nhiều vị trí khác nhau và trên các hình học dựa trên CT của một đường hô hấp khỏe mạnh và một đường hô hấp có ống stent. Các kết quả chỉ ra một sự phân bổ lại quan trọng về vị trí lắng động của hạt. Các dấu hiệu quá liều cục bộ có thể được tìm thấy ở các vùng gần của các ống giả, không phụ thuộc vào điều kiện hô hấp, kích thước hạt và hình học được xem xét. Công trình được trình bày nhằm góp phần vào việc hiểu biết về lắng động hạt trong phổi người và cải thiện các liệu pháp thuốc-aerosol. Đối với những bệnh nhân đã trải qua phẫu thuật tái tạo đường hô hấp, nó có thể cung cấp thông tin chi tiết về hiệu quả lắng động và có thể giúp xác định các vùng đường hô hấp cụ thể.
Từ khóa
#vận chuyển hạt #lắng động hạt #đường hô hấp #động lực học chất lỏng #phẫu thuật tái tạo đường hô hấpTài liệu tham khảo
Atsou, K., C. Chouaid, G. Hejblum. Variability of the chronic obstructive pulmonary disease key epidemiological data in europe: systematic review. BMC Med. 9:7, 2011.
Chen, X., W. Zhong, B. Sun, B. Jin, X. Zhou. Study on gas/solid flow in an obstructed pulmonary airway with transient flow based on CFD-DPM approach. Powder Technol. 217:252–260, 2012.
Chen, X., W. Zhong, X. Zhou, B. Jin, B. Sun. CFD-DPM simulation of particle transport and deposition in pulmonary airway. Powder Technol. 228:309–318, 2012.
Chen, X., Y. Feng, W. Zhong, B. Sun, F. Tao. Numerical investigation of particle deposition in a triple bifurcation airway due to gravitational sedimentation and inertial impaction. Powder Technol. 323:284–293, 2018.
Deng, Q., C. Ou, J. Chen, Y. Xiang. Particle deposition in tracheobronchial airways of an infant, child and adult. Sci. Total Environ. 612:339–346, 2018.
Deng, Q., C. Ou, Y. M. Shen, Y. Xiang, Y. Miao, Y. Li. Health effects of physical activity as predicted by particle deposition in the human respiratory tract. Sci. Total Environ. 657:819–826, 2019.
Dumon, F. A dedicated tracheobronchial stent. Chest 97:328–332, 1990.
Dumon, F., S. Cavaliere, J. P. Diaz-Jimenez, J. M. Vergnon, F. Venuta, M. C. Dumon, K. L. Kovitz. Seven-years experience with the dumon prosthesis. J. Bronchol. 3:6–10, 1996.
Farkas, A., I. Balásházy. Simulation of the effect of local obstructions and blockage on airflow and aerosol deposition in central human airways. J. Aerosol Sci. 38:865–884, 2007.
Farkhadnia, F., T. B. Gorji, M. Gorji-Bandpy. Airflow, transport and regional deposition of aerosol particles during chronic bronchitis of human central airways. Austral. Phys. Eng. Sci. Med. 39:43–58, 2016.
Hoet, P., I. Brueske-Hohlfeld, O. Salata. Nanoparticles-known and unknown health risks. J. Nanobiotechnol. 2:12, 2004.
Kadota, K., A. Imanaka, M. Shimazaki, T. Takemiya, K. Kubo, H. Uchiyama, Y. Tozuka. Effects of inhalation procedure on particle behavior and deposition in the airways analyzed by numerical simulation. J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 90:44–50, 2018.
Kleinstreuer, C., Z. Zhang. Airflow and particle transport in the human respiratory system. Annu. Rev. Fluid Mech. 42:301–334, 2010.
Kleinstreue, C.r, Z. Zhang, Z. Li. Modeling airflow and particle transport/deposition in pulmonary airways. Respir. Physiol. Neurobiol. 163:128–138, 2008.
Longest, P. W., M. Hindle, S. D. Choudhuri, J. Xi. Comparison of ambient and spray aerosol deposition in a standard induction port and more realistic mouth-throat geometry. J. Aerosol Sci. 39:572–591, 2008.
Longest, P. W., S. Vinchurkar, T. Martonen. Transport and deposition of respiratory aerosols in models of childhood asthma. Aerosol Sci. 37:1234–1257, 2006.
Malvè, M., S. Chandra, J. L. López-Villalobos, E. A. Finol, A. Ginel, M. Doblaré. CFD analysis of the human airways under impedance-based boundary conditions: application to healthy, diseased and stented trachea. Comput. Biomech. Biomed. Eng. 16:198–216, 2013.
Martonen, T. B., C. J. Musante, R. A. Segal, J. D. Schroeter, D. Hwang, M. A. Dolovich, R. Burton, M. Spencer, J. S. Fleming. Lung models: Strengths and Limitations, Proceedings of the Consensus Conference on Aerosols and Delivery Devices, Bermuda, 1999. Respir. Care 45:712–736, 2000.
Nowak, N., P. P. Kakade, A. V. Annapragada. Computational fluid dynamics simulation of airflow and aerosol deposition in human lungs. Ann. Biomed. Eng. 31:374–390, 2003.
Piemjaiswang, R., S. Shiratori, T. Chaiwatanarat, P. Piumsomboon, B. Chalermsinsuwan. Computational fluid dynamics simulation of full breathing cycle for aerosol deposition in trachea: effect of breathing frequency. J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 97:66–79, 2019.
Pourmehran, O., T. Gorji, M. Gorji-Bandpy. Magnetic drug targeting through a realistic model of human tracheobronchial airways using computational fluid and particle dynamics. Biomech. Modell. Mechanobiol. 15:1355–1374, 2016.
Pourmhran, O., M. Rahimi-Gorji, M. Gorji-Bandpy, T. Gorji. Simulation of magnetic drug targeting through tracheobronchial airway in presence of an external non-uniform magnetic field using lagrangian magnetic particle tracking. J. Magn. Magn. Mater. 393:380–393, 2015.
Rahimi-Gorji, M., T. B. Gorji, M. Gorji-Bandpy. Details of regional particle deposition and airflow structures in a realistic model of human tracheobronchial airways: two-phase flow simulation. Comput. Biol. Med. 74:1–17, 2016.
Rahimi-Gorji, M., O. Pourmehran, M. Gorji-Bandpy, T. Gorji. CFD simulation of airflow behavior and particle transport and deposition in different breathing conditions through the realistic model of human airways. J. Mol. Liq. 209:121–133, 2017.
Robinson, S. K. Coherent motions in the turbulent boundary layer. Annu. Rev. Fluid Mech. 23:601–639, 1991.
Van Rhein, T., M. Alzahrany, A. Banerjee, G. Salzman. Fluid flow and particle transport in mechanically ventilated airways. Part I. fluid flow structures. Med. Biol. Eng. Comput. 54:1085–1096, 2015.
Weibel, E. R. Morphometry of the Human Lung. Springer, New York, 1963.
Zhang, Z., C. Kleinstreuer. Airflow structures and nano-particle deposition in a human upper airway model. J. Comput. Phys. 198:178–210, 2014.
Zhang, Z., C. Kleinstreuer, J. F. Donohue, C. S. Kim. Comparison of micro- and nano-size particle depositions in a human upper airway model. J. Aerosol Sci. 36:211–233, 2005.
Zhang, Z., S. Qi, Y. Yue, J. Shen, C. Li, W. Qian, J. Wu. Particle disposition in the realistic airway tree models of subjects with tracheal bronchus and COPD. BioMed Res. Int. 2018:7428609, 2018.