【摘要】： 呼吸系統(tǒng)疾病越來越受到人們的重視,而吸入療法治療呼吸系統(tǒng)疾病比傳統(tǒng)的口服藥物和針劑具有更好的療效,在臨床中的應(yīng)用也越來越普遍。本文針對吸入療法中存在的不足,對藥物顆粒在呼吸道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)沉積狀況進(jìn)行數(shù)值模擬研究,為吸入療法達(dá)到靶向治療的效果提供一定的理論支持。 影響藥物顆粒在呼吸道內(nèi)沉降的因素很多。通過數(shù)值模擬,了解藥物顆粒在人體呼吸道中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,分析其流場特性、顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡和沉積率,對我們正確評估藥物顆粒在人體呼吸道中的沉積影響因素,對治療呼吸系統(tǒng)疾病有著重要的作用。 本文詳細(xì)地介紹了人體呼吸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和生理功能,總結(jié)了人體呼吸系統(tǒng)中流體流動(dòng)的特點(diǎn)。并在此基礎(chǔ)上廣泛參考和對比了各種呼吸道物理模型,結(jié)合加拿大阿爾伯達(dá)省氣溶膠實(shí)驗(yàn)室提出的理想化口腔—咽喉及Weibel模型A中的氣管—支氣管模型,通過適當(dāng)?shù)募僭O(shè)和簡化,建立了適當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ?并在FLUENT前處理軟件GAMBIT中完成建模和網(wǎng)格劃分工作;為隨后的數(shù)值模擬奠定了基礎(chǔ);針對人體上呼吸道內(nèi)流體流動(dòng)的特點(diǎn),確定了計(jì)算域和邊界條件,并導(dǎo)入FLUENT軟件,采用RNGκ—ε模型和標(biāo)準(zhǔn)κ—ω湍流模型計(jì)算了一般正常成年男子在靜坐狀態(tài)下穩(wěn)態(tài)呼吸時(shí)(Q=30L/min)的上呼吸道流場及非穩(wěn)態(tài)吸氣時(shí)的氣道流場,并對兩種計(jì)算方法下的穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)的流場進(jìn)行了比較;在單相流場研究的基礎(chǔ)上,采用拉格朗日框架追蹤了藥物顆粒在氣道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡,進(jìn)而分析了藥物顆粒在呼吸道各個(gè)部位的沉積狀況,統(tǒng)計(jì)了藥物顆粒物的沉積率,并總結(jié)出了呼吸強(qiáng)度、顆粒粒徑與密度對氣溶膠顆粒沉積的影響規(guī)律。其研究結(jié)果表明:藥物顆粒的運(yùn)動(dòng)方式受到流場的影響較大,其運(yùn)動(dòng)軌跡與氣流流線相似,但在氣流回流區(qū)被氣流卷起的可能性較小。從藥物顆粒在呼吸道內(nèi)的沉積率可以看出,呼吸強(qiáng)度、顆粒粒徑和顆粒密度是影響藥物顆粒在呼吸道內(nèi)沉積的三個(gè)主要因素,加強(qiáng)呼吸強(qiáng)度使得藥物顆粒的沉積率增大,隨著顆粒粒徑與顆粒密度的增大,顆粒的沉積率也相應(yīng)增大。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：R56;R96
【圖文】：

第一章緒論圖1一1丫S.Cheng等所建立的人體呼吸道模型B.Grgie〔6〕等，利用計(jì)算X線斷層攝影術(shù)(eomputed介 mogaphyscans)結(jié)合磁共振成像技術(shù)(Ma助 etieResonaneeImagingSeans)對人體呼吸道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并建立了人體呼吸道的物理模型(圖l一2)。他們指出關(guān)于人體胸外區(qū)域內(nèi)流體動(dòng)力學(xué)和吸入氣溶膠沉降規(guī)律的研究對設(shè)計(jì)制造高效的氣溶膠吸入裝置有重要的意義〔7]。實(shí)驗(yàn)對兩種呼吸強(qiáng)度30、90L/nlin和三種顆粒粒徑3、5、6.知m下顆粒的局部沉積量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。結(jié)果表明，顆粒物的沉積率與入口氣流速度，顆粒粒徑有關(guān)，而顆粒慣性則是一個(gè)影響沉積率的關(guān)鍵因素。圖1一 2B.G飛ic等建立的口喉理想模型丫zhang[8]等則建立了更為理想化的模型(圖1一3)。他們對此理想化口喉模型和兩種標(biāo)準(zhǔn)USP喉模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)采用三種呼吸強(qiáng)度30、60及90L/min和顆粒粒徑為2.5、5.0和6.伽m，并運(yùn)用重量測定法來測定氣溶膠在這三個(gè)模型中的沉積量。其結(jié)果顯示，采用兩種標(biāo)準(zhǔn)USP喉模型得到的數(shù)據(jù)與已有的在活體試驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)相比小得多，而新建立的理想化口咽模型得到的結(jié)果卻與活體試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好。

3藥物顆粒大小和在口咽部、氣管支氣管及肺內(nèi)的沉降示藥物的目的是利用氣體的物理性質(zhì)來輸送一定濃度膠吸入后藥物顆粒在肺內(nèi)分布和沉積情況的體外和些模型測出的結(jié)果，僅反映理想條件情況下顆粒大在疾病狀態(tài)和基礎(chǔ)肺功能急性惡化時(shí)，氣溶膠吸入清楚。影響氣溶膠顆粒在氣道內(nèi)沉降的主要因素有氣剖因素、氣溶膠發(fā)生裝置和吸入藥物的藥代動(dòng)力粒大小氣溶膠吸入的療效與藥物顆粒在氣道和肺1一助m的顆粒在下氣道和肺內(nèi)有較多的沉降，的細(xì)支氣管和肺泡內(nèi)沉降，直徑5一1伽m的顆粒大一1知m的顆粒幾乎沉降于口咽部。吸入顆粒的形態(tài)不規(guī)則的非球形顆粒，比球形顆粒容易沉降于上氣

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 文謀;胡徐趣;盧志明;;顆粒物在人體上呼吸道模型中沉降規(guī)律的數(shù)值研究[J];力學(xué)季刊;2011年04期

本文編號：2740208