1。介绍

吸入治疗药物气溶胶现在成为一个新的管理微/纳米颗粒或气体的方式来治疗肺癌和系统性疾病。几次这样的交付已经至少在实验分析哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD),肺组织缺氧、水肿、肺损伤、肺移植真菌感染、肺纤维化、肺癌。然而,由于某些设计不足,现有的肺部给药的药物输送设备还有可怜的效率指定地点。绝大部分的积极的药对健康组织存款,导致严重的副作用,引发额外的医疗费用。因此,迫切需要更好地理解气溶胶药物动力学和发展革命针对病人的肺部给药方法和设备改善治疗结果通过显著提高药疗效显著。由于自然入侵和成像分辨率的局限性,临床和动物实验不能够提供高分辨率的数据,研究人员理解质点动力学在人类肺气道。实验调查相比,准确的和现实的计算机仿真模型将大大有助于减少研究时间和成本和可视化药物运输和易位到多个健康端点通过肺的路线。

铺平道路发展下一代计算模型,促进呼吸道气溶胶动力学的科学知识,这个特殊的问题涵盖了广泛的多尺度计算模型不同的医学应用。七个激动人心的论文中,他们可以大致分为三个层次:(a)呼吸系统水平,(b)细胞水平,(c)疾病的水平。

2。概述的作品发表在这个特殊的问题

2.1。呼吸系统水平

第一组的焦点由3篇论文,这推进基本了解如何更现实的模型吸入气溶胶传输和沉积在人体呼吸系统和不同的生理因素如何影响沉积模式。这些因素包括既往肺部疾病状况,肺泡运动,呼吸模式和气溶胶粒径分布。具体来说,a . v . Kolanjiyil和c Kleinstreuer弹性“整个腺泡的模式”创建了一个涵盖整个蜂窝状的远端气道和肺泡囊和模拟粒子运输和沉积通过CFPD加上固耦合(FSI)方法。他们的研究结果表明,肺泡壁运动显著增加粒子沉积和粒子沉积效率高的增加吸入潮汐卷和气溶胶的大小。腺泡的模型可以有效地模拟气溶胶动力学在肺部深处,愿被纳入下一代全部肺模型。同时,专注于肺泡地区气溶胶动力学,j .习近平等人调查了科恩结构对粒子的影响口供的弹性肺泡模型对健康人群和肺气肿的病人。时间和空间沉积变化multialveoli pore-communicated腺泡的模型数值模拟。他们发现科恩的毛孔的大小,吸入深度,和重力方向角有无关紧要的影响腺泡的沉积,但戏剧性对粒子沉积在肺泡的空间分布的影响。此外,美国蔡等人也用CFPD-based模型和研究结构和功能改变的影响在严重哮喘粒子沉积在与人类呼吸系统。CFD结果表明,诱导哮喘导致狭隘的航空公司的高壁剪切应力,压降升高,显著增加粒子沉积,而健康人的正常航空公司。

2.2。疾病水平

第二组包括2篇论文开发数学模型来研究传染病的传播和控制引起的可吸入其(如细菌和病毒)。f·李等人调查了传染病,如严重急性呼吸系统综合症(SARS),通过随机susceptible-exposed-infected-quarantined-recovered (SEIQR)流行病模型与quarantine-adjusted发病率和不完美的疫苗接种。他们的理论分析和仿真表明,随机干扰有利于控制流行性疾病。k .刘等人依赖政府的系统动力学分析脉冲接种疫苗和治疗策略,基于SI常微分方程描述模型。他们的研究结果表明,依赖冲动疫苗接种策略可以作为补充方法或情况下当疫苗储备是有限的。

2.3。细胞水平

第三组还包括2篇论文,建模运输和生殖细胞。y吉等人研究了病毒感染使用数学模型动力学。该模型包括一个时间延迟项站未感染细胞的生长。数学分析表明,细胞无毒性的增长可以使感染的结果,例如,复发感染。从生物方面,它表明足够的药物治疗应该用来避免复发或振荡的免疫反应。r·王等人研究了运输和红细胞的变形限制式微通道使用浸boundary-lattice波尔兹曼方法。模拟发现,更大的变形和时间旅行时间需要挤过窄通道。

3所示。结论

这个特殊的问题文档并提供一些新的研究技术发展水平先进的多尺度数值模拟工作在肺呼吸气溶胶动力学药物输送装置,人类呼吸系统和系统性地区,以及其他诱导人体动力学和动力学。接受文件显示新发现的多样性和最近的研究和发展的概述。我们希望这个特殊的问题将促进更广泛的兴趣找到最可行的方式发展的下一代多尺度模型,将计算呼吸气溶胶动力学模拟健康端点的细节从来没有采取在不久的将来。

的利益冲突

编辑报告没有利益冲突的工作。

确认

编辑是感谢这个特殊问题的参与者鼓舞人心的贡献和匿名评论者的帮助和建设性的评论大大提高论文的内容发表在这个特殊的问题。

玉峰
党委陈
名仕杨
Ke-jun董