Explicat: rata de respirație și riscul de infecție cu virus

Cercetătorii au descoperit că o frecvență mai mică a respirației - și ținerea respirației - crește riscul ca picăturile încărcate de virus să ajungă în plămânul profund.

Un medic se uită la scanările CT ale plămânilor unui pacient. (The New York Times: Yue Wu, dosar)

Respirația lentă poate aduce diverse beneficii pentru sănătate, dar nu în ceea ce privește transmiterea bolii prin aer. Într-un nou studiu publicat în Physics of Fluids, un jurnal al Institutului American de Fizică, cercetătorii IIT Madras au descoperit că o frecvență mai scăzută a respirației – și ținerea respirației – crește riscul ca picăturile încărcate de virus să ajungă în plămânul profund.

Plămânul complex

Corpurile noastre luptă împotriva multor aerosoli pe care îi inhalăm înainte ca aceștia să se poată depune în plămânul interior, datorită geometriei complexe a regiunii extratoracice și a plămânilor. O parte din aerosoli sunt spălați sub formă de mucus, în timp ce cei care traversează pasajul nazal ar trebui să navigheze în structura complexă ramificată care definește plămânul.

Studiul a analizat dinamica picăturilor de dimensiuni micrometrice prin astfel de micro-canale, mimând mediul pulmonar. Transportul de material - particule sau gaze - în plămânul profund (pe măsură ce ne apropiem de acin sau de bariera sanguină) este pur difuziv. Această natură difuză asigură că gazele sunt capabile să difuzeze mult mai repede decât particulele. Aceasta face parte din protecția propriului organism împotriva particulelor de aerosoli care ajung în sânge, a spus Mahesh Panchagnula, profesor de mecanică aplicată la IIT Madras.

Deoarece este posibil ca diferiți indivizi să aibă morfometrie pulmonară diferită (dimensiuni asociate cu bronhiole), protecția lor inerentă este probabil să fie diferită, a spus el. acest site web . Profesorul Panchagnula și colegii săi au făcut lucrări anterioare subliniind variabilitatea absorbției de aerosoli de la individ la individ - un posibil motiv pentru care unii oameni sunt mai susceptibili la bolile din aer decât alții.

Modul în care depunerea aerosolului variază în timp pentru diferite frecvențe de respirație și timpi de reținere a respirației. Axa y grafică fracția de aerosoli inhalați care se depune în plămân. (Sursa: Mallik, Mukherjee & Panchagnula, Fizica fluidelor)

Modelarea fluxului

Ca proxy pentru căile respiratorii din plămâni numite bronhiole, cercetătorii au folosit microcapilare cu diametrul cuprins între 0,3 și 2 mm. O pompă cu seringă a simulat respirația în aceste microcapilare. Generați din apă amestecată cu particule fluorescente, aerosolii ar putea fi urmăriți pe măsură ce se mișcă și se depune în capilare. După măsurarea depunerilor de aerosoli, cercetătorii au caracterizat cantitatea de aerosol care s-ar depune într-o bronhiolă în funcție de dimensiunile acesteia.

Descoperirile

Experimentele au arătat că frecvența scăzută a respirației - numărul de respirații pe minut - mărește timpul în care virusul rămâne în interior și, prin urmare, crește șansele de depunere și, în consecință, de infecție.

Cercetarea a găsit o corelație între depunerea și raportul de aspect al capilarelor, sugerând că picăturile sunt susceptibile să se depună în bronhiolele mai lungi.

Măsurătorile au arătat că atunci când fluxul de mișcare a aerosolului este constant, particulele se depun prin difuzie; când fluxul este turbulent, particulele se depun prin impact.

Difuzia și impactarea sunt două dintre cele trei mecanisme prin care aerosolii se depun în diferite regiuni ale plămânului, al treilea fiind sedimentarea (sub efectul gravitației). Impactul are loc atunci când picăturile se mișcă atât de repede încât nu urmăresc cu fidelitate aerul și în schimb impactează pereții bronhiilor. Difuzia este un efect prin care picăturile mici sunt transportate către pereții bronhiolelor prin „mers aleatoriu”. Acest lucru este ajutat de fluctuațiile din aer care determină picăturile să se deplaseze către pereții bronhiolelor, a spus profesorul Panchagnula.

Turbulența - pe care studiul o asociază cu depunerea prin impact - este modul principal de depunere în bronhiile superioare, unde viteza aerului este mare. Dar, odată ce aerul ajunge în plămânul adânc, este încetinit semnificativ, ceea ce duce la transportul de gaz ajutat în primul rând de difuzie, a spus profesorul Panchagnula.

valoare netă a lui Freddy Mercury

Imparte Cu Prietenii Tai: