《International Journal of Pharmaceutics》：Comparative investigation of the transport and deposition of nebulized particles in pediatric mouth-throat airways with tonsil hypertrophy at different severity levels
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儿童过敏性哮喘需通过口咽（MT）气道进行有效吸入治疗，而增殖性扁桃体肥大（TH）会导致上气道阻塞，影响药物沉积。本研究构建了5例重度TH（IV-TH）患者的个性化三维模型，通过计算流体动力学（CFD）模拟不同阻塞程度（I-IV）和术后正常模型下，不同颗粒大小（1-30μm）的吸入药物沉积规律。结果显示，TH严重程度与气道阻力非线性增加，当阻塞超过75%时（IV-TH），13-30μm颗粒在扁桃体区域达到最大沉积效率75%以上，而轻度阻塞（I-TH）需更小颗粒（<5μm）确保肺内沉积。这为个体化制定哮喘吸入治疗方案提供了关键流体力学依据。
杨飞伦|马瑞萍|王玉生|李泽辉|史跃文|冯欣|郑国曦|任晓勇|程少坤|董敬良|张雅
中国陕西省西安市西安交通大学第二附属医院耳鼻喉头颈外科
摘要
背景
儿童过敏性哮喘需要通过口咽（MT）气道高效地输送气溶胶药物。扁桃体肥大（TH）是一种常见的并发症，会导致口咽部阻塞，可能影响吸入治疗的效果。本研究定量分析了TH严重程度对雾化气溶胶肺部输送的影响。
方法
根据IV级扁桃体肥大（IV-TH）患者的计算机断层扫描（CT）数据，重建了五个特定的儿童MT模型。每个模型包括四种不同的阻塞程度（I-TH至IV-TH）以及一个扁桃体切除术后的“正常”模型，分别代表0％至>75％的口咽部阻塞。使用计算流体颗粒动力学（CFPD）方法模拟了在8–15 L/min的吸入速率下，粒径范围为1至30 μm的气流和颗粒传输过程。
结果
扁桃体肥大程度的增加逐渐缩小了口咽部，提高了气道阻力并改变了沉积模式。随着阻塞程度的加重，目标药物输送的最佳粒径也随之减小。在IV-TH模型中，13–30 μm范围内的颗粒在扁桃体目标区域的沉积效率超过了75％。通过MT气道的药物输送率存在显著的个体差异（高达约25％），这与口咽部阻塞的程度直接相关。
结论
本研究结果表明，扁桃体肥大的严重程度显著影响雾化气溶胶的沉积模式，这突显了采取精准医疗方法的必要性。对于IV-TH的儿童，较大颗粒（13–30 μm）更适于靶向口咽区域；而气道阻塞较轻的情况下，则需要更细小的气溶胶进行肺部输送。这些发现为根据个体儿童气道解剖结构调整吸入治疗提供了空气动力学依据。
引言
儿童过敏性哮喘是一种常见的呼吸系统疾病，需要通过口咽（MT）气道有效输送吸入药物（如皮质类固醇）（Papadopoulos等人，2012年；Wood，2002年）。然而，上呼吸道的解剖结构阻塞会显著影响药物的输送效果。扁桃体肥大（TH）是儿童中常见的导致此类阻塞的情况，可能改变气流动态和药物沉积情况。
上呼吸道解剖结构与气溶胶输送之间的关系至关重要。研究表明，扁桃体肥大会增加气道阻力并减小口咽部的截面积，从而阻碍药物向肺部的输送（Darquenne等人，2024年；Inthavong等人，2010年）。虽然扁桃体切除术是治疗严重TH的常见方法，但其对呼吸功能和药物输送的影响主要通过计算流体动力学（CFD）进行研究。比较术前和术后模型的研究显示气流模式和颗粒沉积存在显著差异（Dayal等人，2016年）。然而，对于不同严重程度的TH如何影响雾化药物输送的系统性理解仍不充分。
雾化疗法是儿童哮喘治疗的基石，能够输送1–30 μm范围内的颗粒（Pourmehran等人，2021年）。虽然较小颗粒（< 4–5 μm）传统上被认为更适合下呼吸道沉积，但它们在雾化气溶胶总量中所占比例较小（Frank等人，2012年）。像TH这样的口咽部阻塞会从根本上改变沉积情况，使得这些患者的最佳粒径变得不明确（Ari等人，2024年；Kolanjiyil等人，2023年；Li和Edwards，1997年）。以往的研究尚未将口咽部阻塞的程度与气溶胶沉积效率的具体变化进行定量关联。
尽管计算流体颗粒动力学（CFPD）已被用于研究气道中的气溶胶沉积，但其应用于定量评估逐渐加重的TH的影响的研究尚未得到广泛探索（Gou等人，2024年）。最近的一项研究确定了扁桃体切除术前和术后模型的不同最佳气溶胶粒径（Yang等人，2025年），这突显了气道几何形状对沉积效果的敏感性。因此，本研究旨在通过全面的数值分析，探讨粒径和不同程度扁桃体肥大对药物输送的影响，为针对患有过敏性哮喘并伴有扁桃体肥大的儿童的个性化吸入治疗提供科学依据。
患者招募
本研究招募了5名年龄分别为3岁、4岁、5岁、6岁和7岁的儿童作为志愿者。所有参与者均在西安交通大学第二附属医院被诊断为IV级扁桃体肥大（IV-TH）（表1）。为确保研究队列的均匀性，排除了在研究前六个月内有肺炎、鼻炎、支气管炎或其他上呼吸道炎症或疾病史的参与者。为了模拟真实的开口状态
模型验证
为了验证数值模拟模型的可靠性，使用ATMOS Medizin Technik（Diagnostic Cube Rhino 31）气道压力计对受试者3的3D打印模型进行了体外气道压力测量（图5）。人工三通气道被创建并连接到3D打印模型的气管出口处。在模型的人口开口处放置了流量传感器以测量MT气道内的流速，同时在
讨论
本研究清楚地展示了扁桃体肥大（TH）的严重程度与儿童气道中雾化药物输送效率之间的定量关系。主要发现表明，有效沉积的最佳气溶胶粒径与口咽部阻塞程度呈负相关。具体来说，在IV-TH模型中，13–30 μm范围内的气溶胶颗粒在目标区域的沉积效率超过了75％。
结论
本研究定量证实了扁桃体肥大（TH）的严重程度是影响儿童气溶胶沉积的关键因素。验证过的模型显示，气道阻力随阻塞程度的增加而呈非线性增加，在III级时达到一个临界阈值。有效输送的最佳粒径与阻塞程度呈负相关。对于重度（IV级）TH，13–30 μm的颗粒在扁桃体区域的沉积效率超过了75％。这些发现为
作者贡献声明
杨飞伦：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，验证，方法学，概念化。马瑞萍：撰写 – 审稿与编辑，方法学。王玉生：撰写 – 审稿与编辑，正式分析。李泽辉：验证，方法学。史跃文：验证，软件，方法学，研究。冯欣：可视化，数据管理。郑国曦：方法学，资金获取，概念化。任晓勇：可视化。程少坤：验证，
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
感谢陕西省重点研发计划（2025JC-YBQN-1075和2025JC-YBQN-1038）以及澳大利亚研究委员会（[授权号DE210101549]提供的财政支持。
