Objašnjeno: Brzina disanja i rizik od infekcije virusom

Istraživači su otkrili da niža učestalost disanja - i zadržavanje daha - povećava rizik da kapljice opterećene virusom dođu u duboka pluća.

Liječnik gleda CT snimke pluća pacijenta. (The New York Times: Yue Wu, File)

Sporo disanje može donijeti razne zdravstvene prednosti - ali ne što se tiče prijenosa bolesti zrakom. U novoj studiji objavljenoj u Physics of Fluids, časopisu Američkog instituta za fiziku, istraživači IIT Madrasa otkrili su da niža učestalost disanja - i zadržavanje daha - povećava rizik da kapljice opterećene virusom dođu u duboka pluća.

Složena pluća

Naša se tijela bore protiv većeg dijela aerosola koje udišemo prije nego što se talože u unutarnjim plućima, zahvaljujući složenoj geometriji ekstratorakalne regije i pluća. Dio aerosola se ispire u obliku sluzi, dok bi oni koji prolaze kroz nosni prolaz i dalje morali kretati kroz složenu granastu strukturu koja definira pluća.

Studija je promatrala dinamiku kapljica veličine mikrometara kroz takve mikro-kanale, oponašajući okoliš pluća. Prijenos materijala — čestica ili plinova — u duboka pluća (kako se približavamo acinusu ili krvnoj barijeri) je isključivo difuzan. Ova difuzna priroda osigurava da plinovi mogu difundirati mnogo brže od čestica. Ovo je dio vlastite zaštite tijela od čestica aerosola koje dospiju u krv, rekao je Mahesh Panchagnula, profesor primijenjene mehanike na IIT Madras.

Budući da će različite osobe vjerojatno imati različitu plućnu morfometriju (dimenzije povezane s bronhiolama), njihova će inherentna zaštita vjerojatno biti različita, rekao je ovu web stranicu . Profesor Panchagnula i suradnici radili su prijašnji rad ističući varijabilnost u unosu aerosola od pojedinca do pojedinca - mogući razlog zašto su neki ljudi osjetljiviji na bolesti koje se prenose zrakom od drugih.

Kako taloženje aerosola varira tijekom vremena za različite frekvencije disanja i vremena zadržavanja daha. Y-os prikazuje udio udahnutih aerosola koji se taloži u plućima. (Izvor: Mallik, Mukherjee & Panchagnula, Physics of Fluids)

Modeliranje toka

Kao zamjenu za dišne ​​putove u plućima zvane bronhiole, istraživači su koristili mikrokapilare promjera od 0,3 do 2 mm. Pumpa sa štrcaljkom simulirala je disanje u tim mikrokapilarima. Generirani iz vode pomiješane s fluorescentnim česticama, aerosoli se mogu pratiti dok su se kretali i taložili u kapilare. Nakon mjerenja taloženja aerosola, istraživači su okarakterizirali količinu aerosola koja bi se taložila u bronhiolu kao funkciju njegovih dimenzija.

Pronalasci

Eksperimenti su pokazali da niska učestalost disanja - broj udisaja u minuti - produžava vrijeme boravka virusa unutra, te stoga povećava šanse za taloženje i posljedično infekciju.

Istraživanje je pokazalo korelaciju između taloženja i omjera kapilara, što sugerira da se kapljice vjerojatno talože u dužim bronhiolama.

Mjerenja su pokazala da kada je tok kretanja aerosola stalan, čestice se talože difuzijom; kada je tok turbulentan, čestice se talože udarcem.

Difuzija i udar su dva od tri mehanizma pomoću kojih se aerosoli talože u različitim dijelovima pluća, a treći je sedimentacija (pod utjecajem gravitacije). Udar se događa kada se kapljice kreću tako brzo da ne prate vjerno zrak, već udaraju o stijenke bronha. Difuzija je učinak u kojem se sitne kapljice 'nasumičnim hodanjem' prenose prema stijenkama bronhiola. Tome doprinose fluktuacije u zraku koje uzrokuju da se kapljice pomiču prema stijenkama bronhiola, rekao je profesor Panchagnula.

Turbulencija - koju je studija povezala s taloženjem udarcem - primarni je način taloženja u gornjim bronhima gdje je brzina zraka velika. No, kada zrak dospije u duboka pluća, značajno se usporava, što rezultira transportom plina prvenstveno potpomognutom difuzijom, rekao je profesor Panchagnula.

Podijelite Sa Svojim Prijateljima: