可吸入顆粒物在人體呼吸道沉積的國內(nèi)外研究進(jìn)展

1、可吸入顆粒物在人體呼吸道沉積的國內(nèi)外研究進(jìn)展浙江科技學(xué)院 輕工學(xué)院林江摘要：大氣中的可吸入顆粒物越來越成為影響人體健康的一大重要因素，國內(nèi)外諸多研究人員開始了該領(lǐng)域的相關(guān)研究工作，特別是顆粒物吸入呼吸道后的運動沉積規(guī)律。本文主要對國內(nèi)外有關(guān)呼吸道結(jié)構(gòu)和顆粒、氣流的運動規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬研究進(jìn)行了評述和比較,指出了目前為止所建立的模型存在的不足和本項目解決的問題。關(guān)鍵詞：可吸入顆粒物；人體呼吸道；沉積1 緒論大氣污染已成為人類所面臨的最為嚴(yán)重的危機之一，而大氣中的懸浮顆粒物則是大氣污染的主要因素。懸浮顆粒物中主要有粉塵、煤煙及煙霧等各種固態(tài)或液態(tài)顆粒。按照其粒徑的大小可分為：粒徑100m的總懸浮顆

2、粒物（TSP）、粒徑10m的可吸入顆粒物（PM10）與粒徑2.5m的小顆粒物（PM2.5）。其中粒徑10m的可吸入顆粒物能在大氣中停留幾天或數(shù)十天，漂浮范圍從幾公里到上千公里，幾乎不能靠重力沉降，并且可吸入顆粒物的表面吸附有大量的有毒有害物質(zhì)，它們不僅會對大氣能見度和氣候起巨大的作用，更對人體健康造成嚴(yán)重的威脅。據(jù)2006年全國環(huán)境質(zhì)量狀況公告1數(shù)據(jù)，顆粒物仍是顯著影響城市空氣質(zhì)量的首要污染物。我國城市中，空氣質(zhì)量達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)的城市24個，（占4.3%）、二級標(biāo)準(zhǔn)的城市325個（占58.1%）、三級標(biāo)準(zhǔn)的城市159個（占28.5%），劣于三級標(biāo)準(zhǔn)的城市51個（占9.1%），全國達(dá)到和優(yōu)二級標(biāo)準(zhǔn)

3、的城市比例為62.4%。33.5%的城市顆粒物年均濃度超過二級標(biāo)準(zhǔn)（其中劣于三級標(biāo)準(zhǔn)的城市39個）。1998年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國322個城市中，空氣總懸浮顆粒物平均濃度值為0.289mg/m3，68的城市總懸浮顆粒物濃度超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)，有308個城市總懸浮顆粒物年平均濃度高于世界衛(wèi)生組織(WHO)的空氣治理指南值（0.09 mg/m3），占統(tǒng)計城市的95以上。2000年全國城市污染形勢依然嚴(yán)重，在所檢測的338個大中城市中，空氣質(zhì)量達(dá)到國家二級標(biāo)準(zhǔn)的城市僅占1/3。從文獻(xiàn)2得知，中國城市大氣中可吸入顆粒物PM10和小顆粒物PM2.5的污染水平相當(dāng)嚴(yán)重，絕大部分都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過EPA和中國于199

4、6年頒布的排放標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)引起足夠重視。再者，在許多工業(yè)部門，由于顆粒物的吸入帶來諸如塵肺等較嚴(yán)重的職業(yè)疾病，對勞動者造成較大的危害。在化工、冶金、機械、建材、紡織、電力、煤炭等許多工業(yè)部門的生產(chǎn)過程中均會產(chǎn)生大量的粉塵等可吸入顆粒物，嚴(yán)重地污染環(huán)境，危害勞動者的健康。美國自然資源保護(hù)委員會對239個城市的研究表明，因吸入空氣中的微粒而死亡的人數(shù)在洛杉礬地區(qū)每年達(dá)5000多人，在紐約達(dá)4000多人。如果不加以控制，那么每年可能引起64000美國人的死亡3。據(jù)衛(wèi)生部公布的2001年全國職業(yè)病發(fā)病情況報告，去年共收到各類職業(yè)病報告13218例中，因為長期大量吸入粉塵而引起的塵肺病發(fā)病數(shù)就已達(dá)10505

5、例，占總數(shù)的79.5，比上年增加了15；現(xiàn)在，塵肺這個典型的職業(yè)病病種人數(shù)，在我國已達(dá)43萬人4。預(yù)防控制塵肺病等粉塵污染引發(fā)的職業(yè)病已成為國內(nèi)外密切關(guān)注的熱點和亟待解決的問題，對我國而言尤為重要。大氣中的可吸入顆粒物主要經(jīng)呼吸道進(jìn)入人體，可吸入顆粒物沉積在人體呼吸道，對人體的健康具有最直接的危害 5-6。由于可吸入顆粒物的比表面積較大，通常富集多種重金屬元素，如（Pb、Cr等）和多種環(huán)芳烴等有機污染物，其中以部分為致癌物質(zhì)和遺傳毒物，危害極大。隨呼吸進(jìn)入呼吸道和肺的可吸入顆粒物，沉積在其表面，將引起健康損害?？晌腩w粒物隨呼吸進(jìn)入呼吸道和肺，可能引起鼻炎、慢性咽炎、慢性支氣管炎、支氣管哮喘、

6、肺氣腫、塵肺等呼吸系統(tǒng)疾病?？赡苡捎陬w粒物刺激肺部，導(dǎo)致肺部出現(xiàn)急性炎癥，表現(xiàn)為中性粒細(xì)胞大量局部滲出。進(jìn)入呼吸道和肺的可吸入顆粒物，也有損于肺部呼吸氧氣的能力，使肺泡中的巨噬細(xì)胞的吞噬功能和生存能力下降，導(dǎo)致肺部排除污染物的能力降低。隨呼吸進(jìn)入呼吸道和肺的可吸入顆粒物，其所含的化學(xué)成分對人體造成很大的危害，如無機物鉛及其化合物、氟化鈉、氟化鈣、鎘的化合物、鐵、釩化合物等化學(xué)物質(zhì)；有機物的苯并(a)芘、萜烯類多環(huán)芳烴化合物等均為致病致癌物質(zhì)，會破壞人體免疫系統(tǒng)，從而誘發(fā)癌癥。當(dāng)這些物質(zhì)沉積肺中時，有些可溶解直接進(jìn)入血液，造成血液中毒。當(dāng)二氧化硫與顆粒物同時吸人時，對人體產(chǎn)生危害更為嚴(yán)重，因為吸

7、附在顆粒上的二氧化硫被催化、氧化為三氧化硫，三氧化硫與水蒸氣形成極細(xì)微的硫酸霧，能更深地侵入呼吸道，促進(jìn)有毒物質(zhì)的溶解，對肺泡有更強的毒性作用?？晌腩w粒物還會造成對神經(jīng)系統(tǒng)的危害。帶有鉛的小顆粒在肺泡內(nèi)沉積后極易進(jìn)入血液系統(tǒng)，大部分與紅細(xì)胞結(jié)合，小部分形成鉛的磷酸鹽和甘油磷酸鹽，然后進(jìn)入肝、肺、腎和腦，幾周后進(jìn)入骨內(nèi)，導(dǎo)致高級神經(jīng)系統(tǒng)紊亂和器官調(diào)解失能，表現(xiàn)為頭疼、頭暈、嗜睡和狂躁嚴(yán)重的中毒性腦病。血液中鉛量積累到一定程度時，使心肺病變，損害大腦、破壞神經(jīng)，可影響兒童智力正常發(fā)育。隨呼吸進(jìn)入呼吸道和肺的可吸入顆粒物會引起巨噬細(xì)胞的數(shù)量和活性的改變，降低人體免疫功能，增加對細(xì)菌、病毒等感染的敏

8、感性，降低機體對疾病的抵抗能力。可吸入顆粒物還嚴(yán)重影響兒童的生長發(fā)育和免疫功能。近年來國內(nèi)外的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，比較大的粉塵即使吸入人體內(nèi)，也能通過咳嗽和痰將其排出體內(nèi)，嚴(yán)重?fù)p害健康的是PM2.5（粒徑<2.5m）的細(xì)微微粒粉塵（SPK），會被吸到支氣管和肺的深處沉積起來，從而引起呼吸器官的疾患和障礙，嚴(yán)重?fù)p害人體健康，是導(dǎo)致空氣污染和致病的因子。比較微小的粒子以及其上未被溶解的污染物，還會直接進(jìn)入肺泡并在肺內(nèi)沉積，被細(xì)胞吸收，侵入組織細(xì)胞，形成塵肺。可吸入顆粒物中所吸附的多環(huán)芳烴化合物是對人體健康危害最大的致癌、致突變、致殘物質(zhì)。苯并(a)芘能誘發(fā)皮膚癌、肺癌和胃癌?？晌腩w粒物對人體的危

9、害主要取決于顆粒物的濃度、粒徑、化學(xué)組成、吸濕性、可溶性和環(huán)境的溫度、濕度、PH值及機體的年齡、營養(yǎng)、健康狀況、活動狀態(tài)、意識情況等因素。雖然決定可吸入顆粒物危害性的影響因素很多，但是有一點是可以肯定的，可吸入顆粒只有被人體吸入后附著于呼吸道才有可能對人體健康造成威脅，而被呼出的顆粒物是不會造成危害的。因此，掌握可吸入顆粒物如何通過鼻腔、口腔、氣管、支氣管最后進(jìn)入肺泡的這一個過程，以及在各個部位的沉積附著狀況，可以為研究可吸入顆粒物的致病機理提供更多更有效的依據(jù)。氣霧劑方法治療呼吸道疾病已被國際醫(yī)學(xué)界廣泛地采用，與傳統(tǒng)的口服和注射相比，具有可減小所需藥劑量，并可很大程度地減小患者痛苦的優(yōu)良特性

10、。然而，該醫(yī)療方法的亟待解決的一大難題是如何更有效且精確地投擲藥物顆粒達(dá)到患病部位，即如何通過改變氣霧劑顆粒的大小、密度、呼吸工況和霧化器的結(jié)構(gòu)等來減小劑量和提高療效，以往的醫(yī)學(xué)界和工程儀器生產(chǎn)廠家的應(yīng)用均建立在經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，缺乏理論上更為可靠的指導(dǎo)依據(jù)。呼吸道中顆粒物的運動及沉積特性的研究,將為氣霧劑治療提供更直接的理論指導(dǎo)。此外，隨著近年來微機械系統(tǒng)研究的開展,應(yīng)用于人體內(nèi)的微機器人的研究也取得顯著的進(jìn)展,研究人體氣管中的顆粒運動特性,也將為人體內(nèi)的微機器人的研制提供理論依據(jù)。由此可見，研究大氣中顆粒物對人類的影響已迫在眉睫，而研究可吸入顆粒物在人體呼吸器官中的運動和沉積特性，是治療和控制

11、可吸入顆粒物對人體造成的危害的最直接的基礎(chǔ)應(yīng)用研究，能為深入了解顆粒物對呼吸道影響的醫(yī)學(xué)病理研究和開發(fā)噴霧治療藥劑及治療診斷等提供必要和有效的理論依據(jù)，研究工作將對治療學(xué)、毒理學(xué)和人體的健康性評估具有重要的指導(dǎo)意義。另一方面，從氣固兩相研究來看，生物體內(nèi)氣固兩相流是一項新興的交叉學(xué)科研究，在我國尚處起步階段，生物體特別是人體中的多相流問題，存在著許多與常規(guī)多相流研究領(lǐng)域不同的特殊難題，探討這些問題無論對氣固兩相流和生物醫(yī)學(xué)發(fā)展，還是對疾病治療都有重要的意義。因此，針對可吸入顆粒物從人體口、鼻腔中進(jìn)入以及在呼吸道中的運動過程及沉積特性，運用氣固兩相流動的研究方法和手段進(jìn)行機理研究是十分迫切的問題

12、，社會意義重大。2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀從目前國際國內(nèi)的研究現(xiàn)狀來看，對于可吸入細(xì)微顆粒物在人體呼吸器官中的運動和沉積特性的研究還處于起步階段?，F(xiàn)有研究主要從實驗研究和數(shù)值模擬兩方面進(jìn)行。2.1實驗研究實驗研究，主要集中在以下四方面：（1）通過對吸入與呼出空氣中可吸入顆粒大小的分布和濃度的比較來確定在整個呼吸道中沉積的顆粒數(shù)。（2）-標(biāo)記顆粒貯留量的活體外部測定法。采用這種方法的優(yōu)點在于可以直接測出呼吸道某些組成部位的顆粒附著量。但由于實際空間定位條件大大限制了可直接測定的不同呼吸道解剖部位的數(shù)目。因此，它主要用來直接測定呼吸道上端和整個胸部的氣管與支氣管分支的顆粒，而支氣管以下的各部位附著量就無法

13、準(zhǔn)確的測出了，因為體內(nèi)相鄰部位同時存在的附著顆粒會發(fā)生干擾。（3）采用離體肺及其模型來測定顆粒的附著量。由于人的活體肺取樣的不可能性，只有用意外事故死亡后所摘出的正常新鮮肺，懸掛在人工胸腔內(nèi)作氣溶膠吸入試驗后，通過解剖來測定所附著的可吸入顆粒的分布情況。雖然這個方法最能符合人體的實際狀況，準(zhǔn)確度高，但因這種肺只能使用一次，每個肺又都具有其各自的特點，且正?；铙w內(nèi)附著的顆粒量的變化很大，使該方法受到很大的限制。為了克服這種局限性，進(jìn)而采用以離體肺的標(biāo)本制作模型，以便于重復(fù)使用。（4）利用簡化的所謂理想化模型進(jìn)行可吸入顆粒物沉積量的研究。理想化模型是將人體呼吸道進(jìn)行簡化后采用機械加工的方法建立物理

14、模型。利用物理模型通入顆粒與氣相的混合物，收集附著于呼吸道上的顆粒與通過整個實驗?zāi)Ｐ偷念w粒，計算出顆粒沉積量。目前的研究中，由于理想化模型的可重復(fù)使用性，以及吸入模型的氣固兩相混合物的狀態(tài)可以按需要進(jìn)行改變等原因，利用理想化人工模型進(jìn)行研究比較多。但不同的研究小組具體采用的理想化物理模型有較大的差別。當(dāng)前研究中采用較多的主要有以下兩種代表性物理模型：（1）Cheng等7用硅膠樹脂材料，按照某志愿工作者的呼吸道尺寸建立了一個上呼吸道三維模型（圖1）進(jìn)行了實驗研究。實驗中選取了三種呼吸強度Q15L/min，Q=30L/min和Q=60L/min，顆粒粒徑為0.93、1.79、2.79、4.0、6.

15、07、9.80、16.0、23.8以及30m的九種顆粒，進(jìn)行了呼吸模擬實驗。其實驗得到的結(jié)果與前面工作者所得到的結(jié)果較一致，表明了顆粒的沉積受到顆粒大小與呼吸強度的影響。圖1 Cheng的實驗?zāi)Ｐ停ǎ〨rgic等 8，用計算機X射線斷層攝影術(shù)（Computed Tomography Scans，CT）結(jié)合磁共振成像技術(shù)（Magnetic Resonance Imaging Scans，MRI）對人體呼吸道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并觀察了活體正常的呼吸狀況，建立了另一種呼吸道三維幾何模型（圖2）。呼吸強度選為Q=30L/min和Q=90L/min兩種，顆粒選用粒徑大小為3m、5m、6.5m三種。統(tǒng)計了顆粒

16、在口腔，咽部，喉部，氣管中的沉積百分比，結(jié)果顯示，顆粒的沉積率與入口的氣流速度，顆粒大小有關(guān)，而顆粒慣性則是一個影響沉積率的關(guān)鍵因素，并且指出在這段呼吸道中顆粒主要在喉部與氣管處大量沉積。 圖2 Grgic 的模型 Grgic等與Cheng等所用于實驗的模型雖然不同，但是可以看到都較具有代表性。但Grgic的模型與呼吸道實體比較，幾何簡化仍較大。兩個典型的實驗結(jié)果都證明了顆粒在人體上呼吸道中的沉積率與氣流的速度（即呼吸強度）和顆粒的粒徑有很大的關(guān)系?，F(xiàn)有的用數(shù)值模擬方法研究可吸入顆粒物在人體呼吸道中沉積運動狀況的研究中，大多數(shù)都是以這兩種物理模型為基礎(chǔ)并加以簡化而得的。此外，Cheng等也測量

17、過鼻腔，口腔呼吸道中的顆粒沉積率。Y.Zhang等9亦曾建立過更理想化的口腔呼吸道模型并進(jìn)行實驗研究。2.2數(shù)值模擬雖然采用實驗的方法可以獲取顆粒在人體呼吸道中的沉積附著狀況，但由于采用人的活體來進(jìn)行實驗研究的限制因素較大，因此這在很大程度上制約了實驗的開展及精度的進(jìn)一步提高。而且，即使是對人體進(jìn)行實驗研究，我們也不能從直觀上獲取顆粒在呼吸道內(nèi)的運動方式、運動軌跡、沉積原理等關(guān)鍵信息，更難掌握氣流在呼吸道內(nèi)的流動狀況，以及呼吸道內(nèi)的速度場、溫度場、壓力場等影響顆粒運動沉積的要素。因此，利用多相流流動理論，采用數(shù)值模擬方法的出現(xiàn)正好成為了解決這一難題的有效手段。利用氣固兩相流動的計算機數(shù)值模擬研

18、究顆粒物在呼吸道中的運動在國外也是近年來剛剛興起，國內(nèi)研究還處于起步階段。Li等10采用二維及三維呼吸道模型進(jìn)行了研究，在流體計算上采用雙方程k-模型，從所得到的結(jié)果中可以看到，氣流速度、顆粒大小、呼吸道尺寸等是影響顆粒沉積的主要相關(guān)因素。Zhang等11在Cheng等所建立實驗?zāi)Ｐ偷幕A(chǔ)上，選取口腔、咽部、喉部、氣管這四個部位建立了幾何模型，模型為剛性復(fù)雜幾何管道，選用適于低雷諾數(shù)的k-模型，計算了流場，追蹤了Stokes數(shù)分別為St0.02、St0.08的顆粒。Stapleton等12采用Grgic等的物理模型建模，采用k-模型，靜止壁面條件，進(jìn)行了氣流場計算；對于顆粒相，模擬了顆粒在呼吸

19、道中的運動沉積狀況，并將得到的顆粒沉積率與實驗進(jìn)行了對比。結(jié)果表明，在低呼吸強度時模擬的結(jié)果與實驗的結(jié)果較吻合，而在高呼吸強度時誤差較大。Matida等13在這個基礎(chǔ)上，提出用標(biāo)準(zhǔn)k-模型來處理流場，并加入近壁面修正函數(shù)來提高近壁面處的流場計算精度，使計算結(jié)果在高呼吸強度時有較大改進(jìn)，但與實驗數(shù)據(jù)相比還存在一定的誤差。Zhang14等還結(jié)合Weibel模型A中的氣管及前三級支氣管和Cheng等進(jìn)行實驗的口腔，咽部，喉部模型，建立了從口腔到前三級支氣管的三維幾何模型，并進(jìn)行了呼吸道中的傳熱傳質(zhì)計算15，（圖3）但他們卻沒有在這個比較完整的幾何模型基礎(chǔ)上進(jìn)一步模擬顆粒的運動沉積狀況。圖3 zhan

20、g 的Weibel A模型最近，Zhang等16采用低雷諾數(shù)的k-模型，分別用Euler-Euler和Euler-Lagrange方法模擬納米顆粒和微顆粒，比較分析了不同入流條件下從口腔到前三級支氣管這段呼吸道內(nèi)納米顆粒和微顆粒的沉積模式、局部濃度等。Renée Anthony等17基于計算機構(gòu)造的幾何模型，利用計算流體力學(xué)方法研究了人體正常工作狀態(tài)下低呼吸量時環(huán)境顆粒的可吸入性。Yang等18基于Weibel理想對稱模型，利用N-S層流模型計算流場，研究了四級支氣管內(nèi)不同位置存在障礙物（如腫瘤）時對流動的影響。Brouns等19則基于理想化的口-咽模型，利用N-S層流模型計算分析了

21、聲門對氣管內(nèi)流動的影響。本研究小組在廣泛考慮了各種人體上呼吸道物理模型合理性的基礎(chǔ)上，以Grgic和Weibel模型為基礎(chǔ)建立了完整的從口腔-咽部-喉部-氣管-前三級支氣管三維幾何模型，分別采用RNG k-模型和大渦模擬計算氣流場，拉格朗日隨機顆粒軌道法計算顆粒相，模擬了三種呼吸強度時的可吸入顆粒在人體呼吸道中的運動沉積狀況，并與現(xiàn)有的模擬和實驗結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果吻合性 良好20，21，22。綜合國內(nèi)外現(xiàn)有關(guān)于對于顆粒物在人體呼吸道中作用的數(shù)值模擬研究，我們發(fā)現(xiàn)：（1）從研究對象來看，現(xiàn)有文獻(xiàn)的研究，其研究的基礎(chǔ)人體呼吸道幾何模型，均為基于理想化人工模型，最具代表性為Weibel的A模型（圖

22、3）和Grgic 的模型（圖2）。由圖直觀地可見，這些模型經(jīng)過較大的幾何簡化，即便 Grgic 的模型為利用計算機X射線斷層攝影術(shù)（CT）結(jié)合磁共振成像技術(shù)（MRI）所得，與真實人體呼吸道相差仍較大。這就使得研究對象的反映真實性不夠理想，基于這些模型開展的研究也有待于進(jìn)一步完善。（2）從研究方法看，現(xiàn)有的研究，在氣固兩相流動數(shù)值模擬處理時，氣相場計算采用k-模型，或?qū)恿髂Ｐ停w粒相大多采用Eular-Lagrange法；在計算中管道簡化為圓截面剛性管，邊界條件均設(shè)壁面條件為靜止壁面條件；未考慮呼吸道的粗糙復(fù)雜、柔軟性、濕潤性與有呼吸等特點。計算的初始條件，只考慮了相對簡單的穩(wěn)態(tài)流動，因此，模擬

23、結(jié)果還遠(yuǎn)不盡如人意。（3）從研究與實際的相符性看，現(xiàn)有的研究，計算模型均簡化為理想的剛性模型，忽略呼吸道的彈性和變形因素；幾何模型前三級支氣管簡化為對稱模型；且缺少包含三級以下的更細(xì)的支氣管的模型，更細(xì)小的支氣管中顆粒的運動和沉積對致病機理的影響更大，模擬也更為困難；從口腔到三級支氣管的較完整呼吸道模型下的研究剛剛起步，未見包含口腔到三級以下支氣管的更完善的呼吸道幾何模型及數(shù)值計算研究；從幾何模型反映研究對象的真實性、精確性方面來看，現(xiàn)有研究的諸多幾何模型中，源自經(jīng)簡化處理的理想化實驗?zāi)Ｐ偷膸缀谓５脑紨?shù)據(jù)少，模型與真實人體差異較大；已報道的采用CT和MRI所建的幾何模型見（圖2），與真實人

24、體也存在較大差異。3 小結(jié)綜上所述，目前有關(guān)研究尚存在如下的不足：1）利用基于計算機X射線斷層攝影術(shù)（CT）和核磁共振成像技術(shù)（M R I）相結(jié)合的數(shù)據(jù)采集和圖像圖形識別轉(zhuǎn)換技術(shù)而得精確人體呼吸道幾何模型的研究少有報道；2）對可吸入顆粒物在人體呼吸道內(nèi)的運動沉積進(jìn)行全面的氣固兩相流動數(shù)值模擬研究，特別是建立基于時間濾波的大渦模擬亞時間尺度模型和可吸入顆粒物在非規(guī)則邊界復(fù)雜流道的精確運動模型，對人體呼吸道中顆粒物的運動規(guī)律和沉積特性進(jìn)行系統(tǒng)的數(shù)值研究，得出呼吸道內(nèi)氣流與顆粒間相互作用的運動規(guī)律及沉積特性，目前在國內(nèi)外研究也是鮮有報道 因此未來該領(lǐng)域的研究主要在如下方面進(jìn)行突破：（1）利用計算機X

25、射線斷層攝影術(shù)和核磁共振成像技術(shù)相結(jié)合的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，對正常人體呼吸道進(jìn)行完整的圖像數(shù)據(jù)采集；將所采集的圖像數(shù)據(jù)，應(yīng)用圖像圖形識別技術(shù)，轉(zhuǎn)換為與激光快速原型制造和Pro/ENGINEER等三維建模軟件兼容的STL格式數(shù)據(jù)，建立精確三維人體呼吸道幾何模型。（2）提出氣體湍流高精度數(shù)學(xué)物理模型，揭示不同的細(xì)微可吸入顆粒物如何通過鼻腔、口腔、氣管、支氣管最后進(jìn)入肺泡的運動過程，掌握細(xì)微顆粒在人體呼吸道中的遷移規(guī)律，分析不同細(xì)微可吸入顆粒物，在不同條件下，在各個部位的沉積附著機理，以掌握呼吸道內(nèi)氣流與細(xì)微顆粒間的相互作用和沉積特性。從而為更好明晰顆粒污染物治病機理和氣霧劑的治病機理提供良好的參考依據(jù)；

26、 （3）基于計算機圖像技術(shù)得到的準(zhǔn)確人體呼吸道模型，利用快速成型技術(shù)和硅膠材料加工人體呼吸道試驗?zāi)Ｐ停⑦M(jìn)行于理論研究相應(yīng)的試驗研究。參考文獻(xiàn)1 國家環(huán)境保護(hù)總局，2006年全國環(huán)境質(zhì)量狀況公告，資源與人居環(huán)境，2007，9，44-582 王緯，湯大鋼等，中國PM2.5污染狀況和污染特征的研究，環(huán)境科學(xué)研究，2000，13（1）：1-53 /air/pollution/bt/btinx.asp，Clean Air & Energy: Air Pollution: In Depth: Report Breath-taking Premature Mor

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