Ipinaliwanag: Ang bilis ng paghinga at ang panganib ng impeksyon sa virus

Natuklasan ng mga mananaliksik na ang mas mababang dalas ng paghinga - at ang pagpigil sa paghinga - ay nagpapataas ng panganib ng mga droplet na may laman ng virus na maabot ang malalim na baga.

Tinitingnan ng doktor ang mga CT scan ng baga ng isang pasyente. (The New York Times: Yue Wu, File)

Ang mabagal na paghinga ay maaaring magdulot ng iba't ibang benepisyo sa kalusugan — ngunit hindi hanggang sa airborne transmission ng sakit ay nababahala. Sa isang bagong pag-aaral na inilathala sa Physics of Fluids, isang journal ng American Institute of Physics, natuklasan ng mga mananaliksik ng IIT Madras na ang mas mababang dalas ng paghinga - at ang pagpigil sa paghinga - ay nagdaragdag ng panganib ng mga droplet na puno ng virus na umabot sa malalim na baga.

Ang kumplikadong baga

Ang ating mga katawan ay lumalaban sa karamihan ng mga aerosol na ating nalalanghap bago nila mailagay ang kanilang mga sarili sa panloob na baga, salamat sa kumplikadong geometry ng extrathoracic region at ng mga baga. Ang bahagi ng mga aerosol ay nahuhulog sa anyo ng mucus, habang ang mga tumatawid sa daanan ng ilong ay kailangan pa ring mag-navigate sa kumplikadong istraktura ng sumasanga na tumutukoy sa baga.

Ang pag-aaral ay tumingin sa dynamics ng micrometre-sized droplets sa pamamagitan ng naturang micro-channels, na ginagaya ang kapaligiran ng baga. Ang transportasyon ng materyal — mga particle o gas — sa malalim na baga (habang papalapit tayo sa acinus o blood barrier) ay puro diffusive. Tinitiyak ng diffusive na kalikasan na ito na ang mga gas ay makakapag-diffuse nang mas mabilis kaysa sa mga particle. Ito ay bahagi ng sariling proteksyon ng katawan laban sa mga particle ng aerosol na umaabot sa dugo, sabi ni Mahesh Panchagnula, propesor ng inilapat na mekaniko sa IIT Madras.

Dahil ang iba't ibang indibidwal ay malamang na magkaroon ng magkakaibang lung morphometry (mga sukat na nauugnay sa bronchioles), ang kanilang likas na proteksyon ay malamang na iba, sinabi niya. ang website na ito . Si Prof Panchagnula at mga kasamahan ay nakagawa ng nakaraang gawain na nagpapakita ng pagkakaiba-iba sa pag-iipon ng aerosol mula sa indibidwal patungo sa indibidwal - isang posibleng dahilan kung bakit ang ilang mga tao ay mas madaling kapitan sa mga sakit na dala ng hangin kaysa sa iba.

Paano nag-iiba ang deposition ng aerosol sa paglipas ng panahon para sa iba't ibang frequency ng paghinga at mga oras ng pagpigil ng hininga. Inilalagay ng y-axis ang bahagi ng mga inhaled aerosol na idineposito sa baga. (Pinagmulan: Mallik, Mukherjee & Panchagnula, Physics of Fluids)

Pagmomodelo ng daloy

Bilang isang proxy para sa mga daanan ng hangin sa baga na tinatawag na bronchioles, ang mga mananaliksik ay gumamit ng mga microcapillary ng diameter mula 0.3 hanggang 2 mm. Isang syringe pump ang kunwa ng paghinga sa mga microcapillary na ito. Binuo mula sa tubig na may halong fluorescent na mga particle, ang mga aerosol ay maaaring masubaybayan habang sila ay gumagalaw at idineposito sa mga capillary. Matapos sukatin ang pagtitiwalag ng mga aerosol, tinukoy ng mga mananaliksik ang dami ng aerosol na idedeposito sa isang bronchiole bilang isang function ng mga sukat nito.

Ang mga natuklasan

Ipinakita ng mga eksperimento na ang mababang dalas ng paghinga - ang bilang ng mga paghinga bawat minuto - ay nagdaragdag sa oras na nananatili ang virus sa loob, at samakatuwid ay pinapataas ang mga pagkakataon ng pag-deposition at dahil dito ay nahawahan.

Natuklasan ng pananaliksik ang isang ugnayan sa pagitan ng deposition at ang aspect ratio ng mga capillary, na nagmumungkahi na ang mga droplet ay malamang na magdeposito sa mas mahabang bronchioles.

Ang mga sukat ay nagpakita na ang daloy ng aerosol na paggalaw ay matatag, ang mga particle ay nagdeposito sa pamamagitan ng pagsasabog; kapag ang daloy ay magulong, ang mga particle ay nagdeposito sa pamamagitan ng impaction.

Ang diffusion at impaction ay dalawa sa tatlong mekanismo kung saan idineposito ang mga aerosol sa iba't ibang rehiyon ng baga, ang pangatlo ay sedimentation (sa ilalim ng epekto ng grabidad). Ang epekto ay nangyayari kapag ang mga droplet ay gumagalaw nang napakabilis na hindi nila matapat na sinusundan ang hangin, at sa halip ay nakakaapekto sa mga dingding ng bronchi. Ang pagsasabog ay isang epekto kung saan ang maliliit na patak ay dinadala patungo sa mga dingding ng bronchioles sa pamamagitan ng 'random walk'. Ito ay tinutulungan ng mga pagbabago sa hangin na nagiging sanhi ng mga droplet na lumipat patungo sa mga dingding ng bronchiole, sinabi ni Propesor Panchagnula.

Turbulence — na ang pag-aaral na nauugnay sa deposition sa pamamagitan ng impaction — ay ang pangunahing mode ng deposition sa upper bronchi kung saan mataas ang air velocity. Ngunit sa sandaling maabot ng hangin ang malalim na baga, ito ay bumagal nang malaki, na nagreresulta sa transportasyon ng gas na tinutulungan ng pagsasabog pangunahin, sabi ni Propesor Panchagnula.

Ibahagi Sa Iyong Mga Kaibigan: