線量使用のためのヒト呼吸器系の3次元モデルの開発

背景：ヒト呼吸器系における吸入汚染物質の運命を決定することは、長年科学者に挑戦してきました。人間と動物の研究はいくつかのデータを提供していますが、有毒な汚染物質や敏感な集団（子供、高齢者、病気など）のデータが不足しています。 方法：3次元モデリングプログラムと公開されている人間の生理学データは、人間の呼吸器系の包括的なモデルを開発するために使用されています。 結果：胸腺外領域（鼻、口腔、咽頭、喉頭の通路）、上気道（気管と主肺運動）、気管膜胞子、およびアラベオル領域を介した分岐ネットワークを含む、インシリコのヒト呼吸系モデルモデルは、当然のことながら、気道の幾何学的な状態の任意のバリエーションを可能にします。このモデルは、病気、年齢などによって生じる形態学的変化を動的な形態と統合することにより、被験者の気道を定義する変数のパラメーター化を可能にします。 結論：このモデルは、敏感な集団と国土安全保障コミュニティの研究に使用できます。これは、人間に関する吸入研究を関心のある有毒汚染物質で実施できない場合です。

BACKGROUND: Determining the fate of inhaled contaminants in the human respiratory system has challenged scientists for years. Human and animal studies have provided some data, but there is a paucity of data for toxic contaminants and sensitive populations (such as children, elderly, diseased). METHODS: Three-dimensional modeling programs and publicly available human physiology data have been used to develop a comprehensive model of the human respiratory system. RESULTS: The in silico human respiratory system model, which includes the extrathoracic region (nasal, oral, pharyngeal, and laryngeal passages), the upper airways (trachea and main bronchi), the tracheobronchial tree, and branching networks through alveolar region, allows for virtually any variation of airway geometries and disease states. The model allows for parameterization of variables that define the subject's airways by integrating morphological changes created by disease, age, etc. with a dynamic morphology. CONCLUSIONS: The model can be used for studies of sensitive populations and the homeland security community, in cases where inhalation studies on humans cannot be conducted with toxic contaminants of interest.