Новая компьютерная модель предсказывает влияние загрязненного воздуха на легкие

Ученые из Пермского Политехнического Университета (ПНИПУ) и Федерального научного центра медико-профилактических технологий разработали инновационную компьютерную модель дыхательной системы человека. Эта модель станет мощным инструментом для оценки рисков развития заболеваний легких, связанных с воздействием загрязненного воздуха.

Разработка позволяет прогнозировать, как различные загрязнения – от пыли и тяжелых металлов до аллергенов – распределяются по различным отделам дыхательных путей и какие последствия это может иметь для здоровья. Это особенно актуально в условиях растущей промышленной активности и загрязнения окружающей среды.

Проведение традиционных токсикологических исследований на людях сопряжено с серьезными рисками. Поэтому ученые все чаще прибегают к математическому моделированию. Созданная в Перми 3D-модель учитывает сложные физические процессы: движение грудной клетки, работу диафрагмы и специфические свойства тканей легких, что обеспечивает высокую реалистичность.

С помощью моделирования исследователи определили, какие частицы загрязнений оседают в дыхательной системе. Например, крупные частицы диаметром 5 мкм в основном концентрируются в носоглотке, но могут быть выведены при чихании. Меньшие частицы (2,5 мкм) проникают глубже, вызывая развитие заболеваний, таких как силикоз. Наиболее опасными являются мельчайшие частицы (1 мкм и меньше), присутствующие в сигаретном дыме и выхлопных газах.

Полученные данные критически важны для разработки эффективных мер профилактики. Модель поможет в совершенствовании нормативных документов, создании более надежных средств индивидуальной защиты и оценке индивидуальных рисков для тех, кто подвергается воздействию загрязненного воздуха. Разработка имеет потенциал применения в промышленной гигиене, медицине и экологических исследованиях, а также для разработки персонализированных стратегий защиты здоровья.