Русская версия English version   
Том 16   Выпуск 2   Год 2021
Моделирование движения воздуха в легких человека при дыхании. Динамика осаждения капель жидкости при применении аэрозольных форм лекарственных средств

Медведев А.Е., Голышева П.С.

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
 
Аннотация. Работа посвящена численному моделированию течения воздуха в полном бронхиальном дереве человека. Ранее в работах авторов была построена аналитическая модель полного трехмерного бронхиального дерева человека и разработана методика поэтапного расчета респираторного тракта. В статье рассматриваются возможности применения предложенной методики для широкого класса задач по численному моделированию течения воздуха в легких человека. Рассмотрены следующие задачи: 1) стационарный вдох (при различных расходах воздуха) для круглого и “звездообразного” сечения бронхов (“звездообразное” сечение моделирует патологию легких); 2) стационарный выдох; 3) нестационарный вдох; 4) осаждение капель лекарственного аэрозоля в бронхах человека. Проведено сравнение результатов расчета по предложенной методике с результатами других авторов. Показано, что результаты хорошо согласуются с исследованиями других авторов. Впервые, в отличие от ранее опубликованных работ, исследовалось течение воздуха в полном (вплоть до альвеол) бронхиальном дереве. Показано, что для выдоха требуется больший (примерно на 30 %) перепад давление, чем для вдоха. Численное моделирование осаждения аэрозольных форм лекарства в бронхиальном тракте человека показало, что аэрозольные капли стандартного небулайзера не достигают альвеол (осаждение капель происходит в нижних участках бронхов).
 

Ключевые слова: бронхиальное дерево, математическое моделирование, легкие человека, аэрозольные лекарства, респираторный тракт. 

Содержание Оригинальная статья
Мат. биол. и биоинф.
2021;16(2):422-438
doi: 10.17537/2021.16.422
опубликована на рус. яз.

Аннотация (рус.)
Аннотация (англ.)
Полный текст (рус., pdf)
Список литературы Перевод на англ. яз.
Мат. биол. и биоинф.
2022;17(S):t14-t29
doi: 10.17537/2022.17.t14

Полный текст (англ., pdf)

 

  Copyright ИМПБ РАН © 2005-2022