國人呼吸道區域性微粒沉積狀況探討(一)

氣懸微粒主要經由呼吸系統進入到人體肺部，依照微粒的粒徑大小、氣動特性以及帶電特性的不同微粒會沉積在肺部的不同區域，不同的生理結構也會影響微粒的沉積分布。微粒沉積在呼吸道或肺部可能會造成咳嗽、過敏或其他刺激性反應，主要會跟微粒種類、大小、以及沉積的區域有相關，並且不同的呼吸條件(頻率與潮氣容積)也會影響到微粒沉積區域與沉積的量，目前在文獻上的肺部沉積資料主要都以高加索人種為主，台灣人的相關資料非常有限，因此建立台灣人的資料以及與其他不同人種做相關的比較是有其必要性的。

對於局部呼吸道微粒沉積研究，可採用放射物標記法、動物沉積測試、呼吸道模型沉積測試、Bolus (氣膠團吸入法)、與電腦模擬等方法，各有其目的與限制，若能透過研究比較彼此間之沉積數據，將有助於解釋各種測試方法所得之結果，也將可更精準評估各種微粒之暴露風險。在過去20年內，Bolus可以說是常被用來量測局部呼吸道沉積率的方式，但受限於之前的儀器限制，Bolus的方式每次只可使用一種粒徑的微粒，而且需要較高的微粒濃度，另外Bolus的一次操作中只可得到一個區塊的沉積資料，因此，這種方式相當的複雜與不便。隨著科技的進步目前已有可高速量測的微粒粒徑分析儀可使用，因此研究中我們利用了高速的微粒分徑儀來量測局部的肺部沉積率，來改進傳統Bolus耗時的缺點，另外本研究也量測了兩個人體上呼吸道模型沉積率，目的在於比較真人的沉積率與模型的沉積率差異，同時也探討了模型製作上需改進的地方。

所建立之局部肺部沉積量測系統，採樣的管道包括嘴部套管、流量計以及採樣儀器，為了使受試者能夠呼吸的更舒適，測試系統空氣濕度增加到80%以上，流量計選用較大尺寸的1號測管，避免阻抗過大而造成採樣儀器的抽氣泵浦的負擔進而影響到微粒的量測，而量測儀器則使用反應時間最快的核凝計數器(CPC 3025A)以及白光氣膠分徑器(Welas digital 2000H)來做量測，Welas所包含的量測範圍為0.3-40μm，而相對於Welas，CPC 3025A則可量測到較高濃度以及較小粒徑範圍的微粒，而Welas的最大優點在於其分徑功能，研究結果顯示兩台儀器在目前的系統量測出來的數據並無不同。

研究也比較電腦斷層掃瞄影像資料建立之上呼吸道的中空模型與同一位受試者的沉積狀況。微粒產生系統使用由超音波霧化噴嘴產生微米級微粒，利用定量輸出霧化器產生次微米及奈米級微粒。產生的微粒皆為多粒徑分布，成分為DEHS液態微粒，在儀器的適用範圍內，可調整不同的濃度來產生計數中位粒徑 (CMD) 不同之微粒分布。由於剛產生的氣懸微粒往往帶有相當高的電量，為了使研究結果不受微粒帶電影響，提高系統穩定度，微粒會先通過一個強度25 mCi的射源 (Am-241)，使其液滴上的帶電達到波茲曼平衡，微粒的粒徑分布使用APS與SMPS來做量測，前者量測大於0.7μm的微粒，後者量測小於0.7μm的微粒，研究中也利用了呼吸模擬器以及單向閥來探討定流量(constant flow)和循環流量(cyclic flow)的差異。

研究結果顯示所建立的局部肺部沉積量測系統所量測出來的結果與文獻(Bolus，1996 Kim)的數據趨勢相符，與Bolus的方式比較本系統具有省時及高時間解析度的優點，應可提供更多台灣人呼吸道沉積狀況之測試之用，可與西方人之數據進行比較。在上呼吸道模型的結果指出，由鼻腔吸入的測試結果與文獻上的經驗式能夠精確的吻合，但真人與模型鼻腔至口腔段呼吸道的微粒沉積測試結果發現兩者差異很大，推測可能是應用電腦斷層掃瞄影像製作上呼吸道模型的方法限制所造成，必須加以改良才能有較佳的可比較性。