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
Медведев А.Е., Голышева П.С. Моделирование движения воздуха в легких человека при дыхании. Динамика осаждения капель жидкости при применении аэрозольных форм лекарственных средств. Математическая биология и биоинформатика. 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.

Medvedev A.E., Golysheva P.S. Simulation of Air Motion in Human Lungs during Breathing. Dynamics of Liquid Droplet Precipitation in the Case of Medicine Drug Aerosols. Маthematical biology and bioinformatics. 2022;17(Suppl.):t14-t29. doi: 10.17537/2022.17.t14

Полный текст (англ., pdf)

 

  Copyright ИМПБ РАН © 2005-2026