通过实验和计算建模揭示了呼吸困难时吸入呋塞米（furosemide）过程中的空气动力学障碍

《Scientific Reports》：Aerodynamic barriers to inhaled furosemide delivery during dyspnoea revealed by experimental and computational modelling

　　

摘要

吸入呋塞米在缓解难治性呼吸困难方面显示出潜力，但临床试验的结果并不一致。我们推测这种失败源于“呼吸困难悖论”：高吸气流量会形成空气动力学障碍。我们在模拟呼吸困难的情况下（潮气量1.39升，频率28.6分钟?1）使用振动网雾化器评估了呋塞米的输送效果。该研究结合了标准药典特性测试、在真实人体气道模型中的体外沉积实验以及计算建模（大涡模拟和多路径粒子剂量测定）。虽然标准测试表明其具有最佳的空气动力学性能（中位空气动力学直径MMAD为3.03微米），但实际建模显示存在关键障碍。实验和计算结果均显示，由于“喉部喷射”效应，药物在气道上部过度沉积，这增加了惯性撞击和湍流扩散。因此，标准药典方法对呼吸困难患者的药物输送效率预测存在偏差。我们提出了一种机制性假说：快速吸入会导致大部分治疗剂量在到达目标气管支气管受体之前就被过滤掉，这可能部分解释了临床结果的不一致性。因此，临床策略应从增加剂量转向流量控制输送或优化载体形状，以克服这种空气动力学过滤效应。