Каждый вдох может стать шагом к болезни, особенно если вы живёте или работаете в загрязнённой среде. Учёные Пермского Политеха и Федерального научного центра медико-профилактических технологий создали математическую модель, способную предсказать, как пыль и вредные частицы оседают в дыхательных путях и чем это грозит конкретному человеку.
По данным ВОЗ, хроническими заболеваниями органов дыхания страдают около 80 миллионов человек, и значительная часть этих патологий связана с промышленными выбросами. Строители вдыхают цементную пыль, химики — пары металлов, шахтёры — угольную и кварцевую пыль. Многие частицы настолько малы, что проникают глубоко в лёгкие, вызывая тяжёлые болезни вроде силикоза.
Чтобы изучить, как именно загрязнения оседают и распределяются в дыхательной системе, исследователи разработали комплексную 3D-модель лёгких, построенную на данных компьютерной томографии. Лёгкие в ней описаны как пористая структура, реагирующая на вдох и выдох, а движение воздуха моделируется с учётом диафрагмы и грудной клетки.
«Поскольку лёгкие пропитаны воздухом и меняют форму при дыхании, мы представили их как пористую среду. Это позволило сохранить механику реальных лёгких и повысить точность прогнозов»
— Михаил Цинкер, кандидат физико-математических наук, ПНИПУ
Расчёты показали, что частицы диаметром 5 мкм (например, пыльца или цементная пыль) оседают преимущественно в носу, а более мелкие — 2,5 мкм и 1 мкм — проходят глубже, достигая бронхов и альвеол. Именно такие размеры характерны для металлической пыли, дыма от пожаров и выхлопных газов, которые вызывают профессиональные и хронические заболевания лёгких.
Новая модель не только помогает уточнить санитарные нормативы для рабочих зон, но и открывает возможность персональных прогнозов для жителей экологически неблагополучных регионов. Это шаг к тому, чтобы болезни дыхательной системы предотвращать, а не лечить постфактум.
Источник: ПНИПУ
