Модель мукоцилиарной очистки легких

Аннотация

При современном уровне понимания процессов очистки воздуха в легких актуальна задача перехода от качественного, словесного описания к построению количественных математических моделей, при помощи которых должны быть описаны как процессы осаждения пыли на стенках бронхов, так и очистка бронхов от осевших частиц. Осаждение частиц наиболее эффективно за счет инерционных эффектов при движении по криволинейным траекториям в самозакрученных вихревых потоках воздуха. Этот механизм, отличающийся тем, что осаждение происходит за несколько циклов вдох–выдох, эффективен для частиц диаметром > 1–2 мкм. Целью конструирования модели очистки легких является проверка соответствия действующих санитарно-гигиенических нормативов современным представлениям о возможностях мукоцилиарной системы. Для этого известная морфометрическая модель трахеобронхиального дерева дополнена математической формулировкой задачи о пространственно-временных распределениях потоков секрета в нем. По результатам анализа максимальных возможностей мукоцилиарной эскалации оцениваются допустимые значения массовой концентрации пыли в воздухе рабочей зоны, близкие к действующим санитарно-гигиеническим нормативам. Продемонстрирована важность учета временных характеристик мукоцилиарной эскалации пыли, осевшей в легких. Установлено существование режима накопления частиц в легких, обусловленного недостатком времени очистки при периодическом пылевом воздействии. Защита временем при таком воздействии должна реализовываться не за счет уменьшения времени рабочей смены, а за счет увеличения интервалов между сменами. Для полноценной очистки легких после вдыхания пылевых частиц диаметром < 4 мкм необходимо несколько суток. Именно таким должен быть интервал между рабочими сменами.