Современные достижения науки! Уникальная 3D-модель бронхиального дерева и инновационный алгоритм его поэтапного анализа, разработанные командой Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, открыли новые горизонты в изучении применения термоактивной гелий-кислородной смеси для пациентов с COVID-19. Эти прорывные технологии уже активно внедряются в практику врачей Научно-исследовательского института скорой помощи им. Н.В. Склифосовского.
Точность расчетов — залог успеха
Как подчеркивает доктор физико-математических наук Алексей Елизарович Медведев, благодаря сложной ветвистой структуре бронхов создание детальной модели их работы требует исключительной точности. Однако ученым удалось разработать аналитические формулы, описывающие каждый элемент дыхательной системы. Объединяя эти «кирпичики» по специальной методике, исследователи смогли воссоздать полноценное бронхиальное дерево — основу легких человека.
Скорость и эффективность
Еще одним достижением команды стал алгоритм поэтапного моделирования воздушных потоков в легких. Используя 3D-модель, специалисты смогли анализировать процессы в отдельных бронхах, вычисляя скорость движения и давление различных газовых смесей. По словам аспирантки Полины Садуллоевны Голышевой, новаторский подход не только ускорил расчеты в десятки раз, но и позволил детально изучить каждую зону легких, включая мельчайшие альвеолы.
Прорыв в борьбе с COVID-19
Применение термогелиокса в клинической практике стало важным шагом вперед! Статистические данные подтвердили: включение ингаляций в терапию пациентов с пневмонией I–II степени уменьшает воспаление, снижает вирусную нагрузку и повышает результативность лечения. «Когда академик Александр Григорьевич Чучалин обратился к нам за поддержкой, у нас уже был готов инструмент для моделирования, — делится Алексей Медведев. — Теперь мы точно определяем, как распределяются лекарственные аэрозоли, и подбираем оптимальную температуру для их доставки».
Результаты, которые вдохновляют
В ходе экспериментов ученые сравнили дыхание обычным воздухом и подогретой гелий-кислородной смесью. Оказалось, что при использовании термогелиокса перепад давления на вдохе сокращается на 15%, что значительно облегчает процесс дыхания для пациентов с пораженными легкими. Более того, уникальная теплопроводность гелия предотвращает риск ожогов, а модель теплообмена, созданная на основе алгоритма, подтвердила безопасность методики.
Перспективы будущего
Разработанная модель — это не только решение текущих задач! Она открывает возможности для борьбы с астмой, туберкулезом и другими заболеваниями дыхательной системы. Кроме того, с ее помощью можно изучать влияние на здоровье ультрадисперсных частиц, незаметно попадающих в легкие. Научный инструментарий сибирских исследователей продолжает расширяться, даря надежду на новые открытия в медицине и экологии.
Информация и изображения предоставлены Управлением по пропаганде и популяризации научных достижений СО РАН. Источник фото и иллюстрации: А.Е. Медведев / ИТПМ СО РАН
