Передовые российские разработки для профилактики болезней дыхательной системы
Фото: gazeta.ru
Ученые из Пермского Политеха совместно с Федеральным научным центром медико-профилактических технологий сделали прорыв в области медицины и экологии. Исследователи создали высокотехнологичную компьютерную модель дыхательной системы человека, способную спрогнозировать возникновение заболеваний легких еще до появления первых симптомов. Это особенно важно в условиях растущего уровня загрязнения воздуха, который, по оценке экспертов, становится все более значимым фактором риска для здоровья населения.
По информации Всемирной организации здравоохранения, только по официальным данным хронические заболевания легких диагностированы у примерно 80 миллионов жителей планеты. Причем значительная часть этих недугов напрямую связана с дыханием загрязненного воздуха — промышленной пыли, испарений тяжелых металлов и разнообразных аллергенов. В первую очередь уязвимыми оказываются сотрудники предприятий, чья деятельность связана с вредными условиями: строители, работники химической промышленности, шахтеры и многие другие.
Модель дыхательной системы: инновации для реальных задач
Ведение экспериментов на людях с целью изучения воздействия токсичных веществ недопустимо и связано с большими рисками, поэтому в последнее десятилетие заметно растет роль компьютерных методов исследования. Группа специалистов из Перми под руководством кандидата физико-математических наук Михаила Цинкера и профессора ПНИПУ Петра Трусова разработала уникальную трехмерную модель дыхательной системы. В этом виртуальном аналоге учитываются реальные движения грудной клетки, функции диафрагмы, а также особенности строения легочной ткани.
"В своих расчетах мы рассматриваем легкие как сложную пористую структуру, что дает возможность максимально точно описывать процессы вдоха и выдоха и их влияние на осаждение вредных веществ", — отмечает Михаил Цинкер, один из авторов работы. Такой научный подход существенно повышает точность прогноза и оценивает индивидуальные риски для каждого человека, включая жителей мегаполисов и работников промышленных предприятий.
Влияние вредных частиц и пути персональной защиты
Моделирование, проведенное командой Пермского Политеха, позволило определить, как именно различные по размеру частицы задерживаются в дыхательных путях. Например, крупные частицы диаметром 5 микрон оседают преимущественно в носоглотке и зачастую выводятся из организма при чихании. Мелкодисперсные частицы около 2,5 микрон способны проникать глубже и задерживаться в бронхах, становясь причиной развития тяжелых профессиональных заболеваний, среди которых выделяют силикоз. Наиболее опасными считаются частицы размером 1 микрон и менее — они беспрепятственно достигают альвеолярных отделов легких. Подобные микрочастицы встречаются в выхлопных газах автомобилей и табачном дыме и способны спровоцировать хронические патологии.
Профессор Петр Трусов акцентирует: "Владение подобной информацией дает шанс вовремя скорректировать санитарные нормы и усовершенствовать средства индивидуальной защиты для работающих и проживающих в неблагоприятной среде. Это критически важно для профилактики заболеваний и сохранения здоровья людей." В будущем специалисты планируют использовать эту модель для разработки персональных профилактических программ и новых стандартов по охране труда.
Перспективы и значение открытия для общественного здоровья
Разработка пермских ученых способна существенно повлиять на подходы к промышленной гигиене и санитарному контролю на предприятиях. Компьютерная модель может стать инструментом врача и специалиста по экологии, позволяя рассчитать индивидуальный риск и порекомендовать способы защиты для каждого, кто оказался под угрозой воздействия вредных соединений. Помимо промышленной сферы, этот научный инструмент найдет применение и в экологическом мониторинге, а также при массовых проверках качества воздуха в городах.
Коллектив Пермского Политеха и Федерального центра с энтузиазмом смотрит в будущее, веря, что их труд будет востребован по всей стране и за ее пределами. Их исследование поддерживает глобальную задачу ВОЗ по снижению числа хронических заболеваний дыхательных путей и укреплению общественного здоровья. Благодаря подобным инициативам медицина становится ближе к каждому из нас, а экология — безопаснее и прогнозируемее.
