雾化治疗中气溶胶在深层肺泡输运特性的数值模拟

目的 基于计算流体动力学的方法,模拟计算单个肺泡中的气体与气溶胶颗粒输运情况,研究深层肺泡内气体流动和气溶胶颗粒输运特性.方法 采用一端有周期性扩张/收缩半球形壁的长直导管作为单一肺泡及肺泡管的简化近似,建立二维数学模拟模型.考虑呼吸气体在半球边界上的扩散,采用欧拉-欧拉方法对肺泡管中气体以及气溶胶颗粒的输运方程进行求解.结果 整个呼吸过程中,管道中空气的成分比率以稳定的周期方式随时间变化.气溶胶在管道输运主要依赖于颗粒的扩散系数,平流输运只有微小的影响.气溶胶颗粒尺寸减小时,气溶胶的扩散速度与深度均有提高,粒径小于4μm时该现象尤为明显,且呼吸频率和幅度的增大可以显著提升颗粒的输运能力.结论 雾化治疗中,粒径较小的气溶胶颗粒可以增强药物扩散速度.深呼吸有助于提升颗粒的输运效果,治疗中应鼓励患者深呼吸.