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颗粒物在人体肺部沉积规律及影响因素研究

作　者: 郭西龙
导　师: 邓启红
学　校: 中南大学
专　业: 动力工程及工程热物理
关键词: 粒径与密度呼吸生理肺形态药物优化沉积机理
分类号: R363
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

摘要：流行病学和毒理学研究表明,空气中的颗粒物会对人体健康造成危害。颗粒物在肺部的沉积是揭示颗粒物暴露与疾病发病率和死亡率相关性以及评价颗粒物毒性的重要因素。完整的暴露-剂量-响应关系可以为大气和职业环境中颗粒污染控制标准的制定提供科学依据。同时,沉积的研究有助于减小颗粒物的健康风险。另一方面,呼吸送药作为治疗呼吸系统疾病和其它治疗目的的给药方式受到越来越多的重视。研究药物颗粒的沉积不仅可以评价治疗药物的疗效,而且能够用于指导和优化呼吸送药,提高药物靶向性,减小用药剂量,降低药物副作用。本文以Weibel A对称模型作为肺的基本生理结构,在此基础上将肺简化为喇叭模型,空气和颗粒物的传输过程受质量守恒方程控制。用一维动态模型计算颗粒物的传输与沉积,得到肺部整体、区域以及每级的沉积分数。文中分析了颗粒物的粒径与密度、呼吸生理和肺形态三类参数对沉积的影响,同时分析了沉积机理的作用和贡献量。此外,计算了正常成年男性在不同活动状态下的颗粒物沉积以及对呼吸送药进行了优化。研究表明,颗粒物粒径对沉积有重要影响；对于某个粒径的颗粒物,不是三种沉积机理都会起作用；颗粒物密度对沉积的影响取决于引起沉积的机理,密度不影响布朗扩散引起的沉积,而对重力沉降和惯性冲击引起的沉积有增强的作用；呼吸生理对于颗粒物的沉积也有重要影响；沉积机理的作用不仅与颗粒物粒径和密度有关,而且与呼吸生理有关,随着流量的增加,惯性冲击的影响增强而重力沉降和布朗扩散的影响减弱；颗粒物在肺部的沉积位置由粒径、密度和呼吸生理共同影响；为了优化呼吸送药,使患病区域药物的沉积分数最大,应该选择最优的颗粒物粒径和呼吸参数组合,如果药物的副作用较为严重时,还需要考虑其他区域的沉积分数。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-20
  1.1 研究背景与意义  9-14
    1.1.1 我国空气颗粒污染物现状  9-11
    1.1.2 颗粒污染物的健康风险  11-14
    1.1.3 呼吸给药  14
  1.2 颗粒物在呼吸系统的行为  14-16
  1.3 研究方法分析  16-18
  1.4 本文研究目的与内容  18-20
第2章颗粒物在肺部的传输与沉积理论  20-29
  2.1 呼吸系统和呼吸生理  20-22
  2.2 一维变截面模型  22-27
    2.2.1 物理模型  22-23
    2.2.2 数学模型  23-24
    2.2.3 颗粒物沉积机理  24-26
    2.2.4 颗粒物沉积评价参数  26-27
  2.3 模型验证  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章颗粒物肺部沉积影响因素分析  29-55
  3.1 颗粒物粒径与密度的影响  29-40
    3.1.1 不同粒径颗粒物的沉积  30-32
    3.1.2 不同沉积机理的作用  32-36
    3.1.3 不同密度颗粒物的沉积  36-40
  3.2 呼吸生理的影响  40-52
    3.2.1 呼吸周期对沉积的影响  41-44
    3.2.2 潮气量对沉积的影响  44-47
    3.2.3 呼吸周期和潮气量对沉积的共同影响  47-52
    3.2.4 屏气对沉积的影响  52
  3.3 肺生理参数的影响  52-54
  3.4 本章小结  54-55
第4章颗粒物沉积和呼吸送药优化  55-65
  4.1 不同活动下的颗粒物沉积状况  55-59
  4.2 呼吸送药的优化  59-64
  4.3 本章小结  64-65
第5章结论及展望  65-67
  5.1 全文总结  65-66
  5.2 研究展望  66-67
参考文献  67-74
攻读学位期间主要的研究成果目录  74-75
致谢  75

颗粒物在人体肺部沉积规律及影响因素研究

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