Новое исследование показало, что более 65 % вдыхаемых коронавирусных частиц добирается до самых глубоких регионов лёгких человека, что приводит к поражению клеток лёгких и снижению уровня кислорода в крови. Большая часть аэрозолей уходит в правое лёгкое.
Ведущий автор исследования – доктор Сайдул Ислам из Технологического университета Сиднея – заявил, что в то время, как предыдущие исследования показали путь вирусных аэрозолей через верхние дыхательные пути (включая нос, рот и горло), новое исследование стало первым, где рассматривается путешествие вируса к нижним регионам лёгких.
«Наши лёгкие напоминают ветки деревьев, разветвляющиеся до 23 раз на всё меньшие и меньшие веточки. Из-за сложной геометрии лёгких трудно разработать компьютерную симуляцию, но мы смогли смоделировать то, что происходит в первых 17 ответвлениях дыхательных путей», — сказал доктор Ислам.
«В зависимости от частоты дыхания 32—35% вирусных частиц осаждаются в первых 17 ветвях. Это означает, что около 65 % вирусных частиц попадают в самые глубокие области лёгких, включая альвеолы или воздушные мешки», — добавил исследователь.
Система альвеол обеспечивает лёгким умение поглощать кислород. Поэтому большое количество вирусных частиц в этой области, наряду с вызванным иммунной системой воспалением, может стать причиной серьёзных повреждений, снизить уровень количество кислорода в крови и увеличить риск смерти.
Также исследование показало, что в правом лёгком (особенно в правой верхней и нижней доле) откладывается больше вирусных частиц, чем в левом лёгком. Это связано с очень асимметричной анатомической структурой лёгких и тем, как воздух проходит через различные доли.
Исследование подкреплено недавним исследованием КТ грудной клетки пациентов с COVID-19, показывающим усугубление инфекции в областях, предсказанных моделью.
Исследователи сформировали три модели с поглощением воздуха 7,5, 15 и 30 литров в минуту. Модель показала большее осаждение вируса при низких скоростях.
Кроме улучшения нашего понимания передачи коронавируса, полученные результаты имеют значение для разработки таргетных устройств доставки лекарств, переносящих действующее вещество в те области дыхательной системы, которые сильнее всего поражены вирусом.
«Обычно, когда мы вдыхаем лекарства из ингаляторов, большая их часть оседает в верхних дыхательных путях, и только минимальное количество вещества достигает цели в нижних дыхательных путях. Однако с такими заболеваниями, как COVID-19, мы должны нацеливаться на наиболее пострадавшие районы», — сказал доктор Ислам.
«Мы работаем над разработкой устройств, которые могут нацеливаться на конкретные части лёгкого. Мы также надеемся построить модели всего лёгкого для конкретного возраста и пациента, чтобы улучшить понимание того, как аэрозоли SARS CoV-2 влияют на отдельных пациентов», — сказал соавтор исследования и руководитель группы компьютерного моделирования и моделирования доктор Суваш Саха из Технологического университета Сиднея.
Недавно ВОЗ обновила информацию о важности передачи аэрозолей, предупредив, что они могут оставаться в воздухе. В переполненных или плохо вентилируемых помещениях риск передачи COVID-19 возрастает .
«Когда мы используем анаэробный дезодорант, мельчайшие частицы жидкости из баллона распыляются под экстремальным давлением и падают на нас. Таким же образом распространяется вирус, когда инфицированный человек говорит, поёт, чихает или кашляет», — сказал доктор Саха.
Это исследование имеет и другие области применения: исследователи используют портативные устройства для изучения качества воздуха, включая концентрацию PM2, 5 и PM10, а также газов (углекислый газ, формальдегид и диоксид серы) в таких помещениях, как вагоны поездов. Затем исследователи используют эти данные для моделирования воздействия на наши лёгкие.
Перевод подготовили Екатерина Хананова и Марлен Тальберг.