Բացատրվում է. Շնչառության արագությունը և վիրուսով վարակվելու վտանգը

Հետազոտողները պարզել են, որ շնչառության ավելի ցածր հաճախականությունը և շունչը պահելը մեծացնում է վիրուսով բեռնված կաթիլների խորը թոքերը հասնելու վտանգը:

Բժիշկը դիտում է հիվանդի թոքերի CT սկանավորումը: (The New York Times. Yue Wu, File)

Դանդաղ շնչառությունը կարող է բերել առողջության տարբեր օգուտներ, բայց ոչ այնքան, որքանով վերաբերվում է հիվանդության օդակաթիլային փոխանցմանը: Ֆիզիկայի ամերիկյան ինստիտուտի ամսագրում հրապարակված Physics of Fluids ամսագրում, IIT Մադրասի հետազոտողները պարզել են, որ շնչառության ավելի ցածր հաճախականությունը և շունչը պահելը մեծացնում է վիրուսով լեցուն կաթիլների՝ խորը թոքերը հասնելու վտանգը:

Բարդ թոքեր

Մեր մարմինը պայքարում է աերոզոլների մեծ մասի դեմ, որոնք մենք ներշնչում ենք, նախքան դրանք կարող են տեղավորվել ներքին թոքերի մեջ՝ շնորհիվ արտաթորասիկ շրջանի և թոքերի բարդ երկրաչափության: Աերոզոլների մի մասը դուրս է թափվում լորձի տեսքով, մինչդեռ նրանք, որոնք հատում են ռնգային անցուղին, դեռ պետք է նավարկեն բարդ ճյուղավորվող կառուցվածքով, որը սահմանում է թոքերը:

Հետազոտությունը դիտարկել է միկրոմետրի չափի կաթիլների դինամիկան նման միկրոալիքների միջոցով՝ ընդօրինակելով թոքերի միջավայրը: Նյութի՝ մասնիկների կամ գազերի, տեղափոխումը խորը թոքեր (երբ մենք մոտենում ենք ակինուսին կամ արյան արգելքին) զուտ ցրված է: Այս դիֆուզիոն բնույթն ապահովում է, որ գազերը կարող են ցրվել շատ ավելի արագ, քան մասնիկները: Սա մարմնի սեփական պաշտպանության մի մասն է արյան հասնող աերոզոլային մասնիկների դեմ, ասում է Մահեշ Պանչագնուլան՝ IIT Madras-ի կիրառական մեխանիկայի պրոֆեսոր:

Քանի որ տարբեր անհատներ, ամենայն հավանականությամբ, ունեն թոքերի տարբեր մորֆոմետրիա (չափերը՝ կապված բրոնխիոլների հետ), նրանց բնածին պաշտպանությունը, հավանաբար, տարբեր կլինի, ասաց նա։ այս կայքը . Պրոֆեսոր Պանչագնուլան և գործընկերները նախորդ աշխատանք են կատարել՝ ընդգծելով աերոզոլի ընդունման փոփոխականությունը անհատից անհատ, ինչը հնարավոր պատճառ է, որ որոշ մարդիկ ավելի ենթակա են օդակաթիլային հիվանդությունների, քան մյուսները:

Ինչպես է աերոզոլի նստվածքը տատանվում ժամանակի ընթացքում տարբեր շնչառության հաճախականությունների և շնչառության պահպանման ժամանակների համար: Y-առանցքը գծագրում է ինհալացիոն աերոզոլների մասնաբաժինը, որը կուտակվում է թոքերի մեջ: (Աղբյուր՝ Mallik, Mukherjee & Panchagnula, Physics of Fluids)

Հոսքի մոդելավորում

Որպես բրոնխիոլներ կոչվող թոքերի օդուղիների միջնորդ, հետազոտողները օգտագործել են 0,3-ից 2 մմ տրամագծով միկրոմազանոթներ: Ներարկիչի պոմպը նմանակում էր շնչառությունը այս միկրոմազանոթներում: Լյումինեսցենտային մասնիկների հետ խառնված ջրից առաջացած աերոզոլներին կարելի էր հետևել, երբ նրանք շարժվում էին և նստում մազանոթներում: Աերոզոլների նստվածքը չափելուց հետո հետազոտողները բնութագրեցին աերոզոլի քանակությունը, որը կտեղադրվեր բրոնխիոլում՝ կախված դրա չափերից:

Գտածոները

Փորձերը ցույց են տվել, որ շնչառության ցածր հաճախականությունը՝ րոպեում շնչառությունների քանակը, մեծացնում է վիրուսի ներսում մնալու ժամանակը և, հետևաբար, մեծացնում է կուտակման և հետևաբար վարակվելու հավանականությունը:

Հետազոտությունը պարզել է հարաբերակցություն մազանոթների նստվածքի և կողմերի հարաբերակցության միջև, ինչը ենթադրում է, որ կաթիլները, հավանաբար, կուտակվում են ավելի երկար բրոնխիոլներում:

Չափումները ցույց են տվել, որ հավի աերոզոլի շարժման հոսքը կայուն է, մասնիկները կուտակվում են դիֆուզիայի միջոցով; երբ հոսքը տուրբուլենտ է, մասնիկները նստում են հարվածի միջոցով:

Դիֆուզիան և ազդեցությունը երեք մեխանիզմներից երկուսն են, որոնց միջոցով աերոզոլները կուտակվում են թոքերի տարբեր շրջաններում, երրորդը նստվածքն է (ծանրության ազդեցության տակ): Ազդեցությունը տեղի է ունենում, երբ կաթիլներն այնքան արագ են շարժվում, որ հավատարմորեն չեն հետևում օդին և փոխարենը հարվածում են բրոնխների պատերին: Դիֆուզիան էֆեկտ է, որտեղ փոքրիկ կաթիլները «պատահական քայլքով» տեղափոխվում են դեպի բրոնխիոլների պատերը: Դրան նպաստում է օդի տատանումները, որոնց պատճառով կաթիլները շարժվում են դեպի բրոնխիոլների պատերը, ասում է պրոֆեսոր Պանչագնուլան:

Տուրբուլենտությունը, որը ուսումնասիրությունը կապված է ազդեցությամբ նստվածքի հետ, վերին բրոնխներում նստեցման առաջնային եղանակն է, որտեղ օդի արագությունը բարձր է: Բայց երբ օդը հասնում է խորը թոքերի մեջ, այն զգալիորեն դանդաղում է, ինչը հանգեցնում է գազի տեղափոխմանը՝ հիմնականում դիֆուզիայի միջոցով, ասում է պրոֆեսոր Պանչագնուլան:

Կիսվեք Ձեր Ընկերների Հետ: