孟 璐,王若飞,翁莹莹,周 奇,沈浩翔,张辰阳,王 芳,张玉东,吴仁愿△

    (1.徐州医科大学医学影像学院，江苏 徐州 221004；2.徐州医科大学第一临床医学院，江苏 徐州 221004；3.中国矿业大学安全工程学院，江苏 徐州 221116；4.徐州医科大学附属医院，江苏 徐州 221002)

    雾霾颗粒和职业性粉尘都会引发多种急、慢性呼吸道疾病，如哮喘[1]、支气管炎、慢性阻塞性肺疾病(COPD)[2]，甚至是尘肺、肺癌等。流行病学研究显示，大气中雾霾颗粒物浓度的增高会增加心血管疾病及呼吸系统疾病的风险和严重程度[3]。一般而言，颗粒物粒径的尺寸与该颗粒物能够到达的人体位置有极大关系，因此颗粒物的直径与人体健康紧密相关。粗颗粒物(PM 10)主要沉积在咽、喉等器官，这一区域属于上呼吸道。这部分颗粒物能够随喷嚏或痰液排出人体，颗粒物也可随着呼吸作用进入人体下呼吸道，部分直径较大的颗粒物会因湍流作用与气道壁碰撞，沉积、黏附在气道壁表面的黏液中，随喷嚏或痰液排出人体。细颗粒物(PM 1.5)则可以进入下呼吸道、肺的深部，超细颗粒物(PM 0.1)甚至可以穿过肺泡进入循环系统及神经系统[4]，引起心血管系统[5]与神经系统的相关疾病。大样本的回顾性研究分析提示，大气中PM2.5的升高与人群高血压、糖尿病及脂质代谢紊乱等疾病发病率上升也有一定的相关性[6]。因此，颗粒物在下呼吸道的沉积对于研究颗粒物致病的意义十分重要。

    随着计算机辅助技术的发展，数值模拟技术在医学中的应用越来越广泛。在研究人体骨骼运动及受力时，研究者常建立三维有限元模型进行受力分析；特别是磁共振血管造影(MRA)、CT血管成像(CTA)等能够清晰显示病变血管位置及程度的医学影像技术出现，在研究动脉粥样硬化、冠状动脉血管病变、布加综合征等血液相关疾病时，常借助计算流体力学方法来研究血流动力学改变对疾病的发生、发展所产生的影响。数值模拟已经成为一种研究人体呼吸道流体力学的重要方法 ......