114年:呼治儀器

有關氣霧粒子的大小(以質量平均氣動直徑MMAD 表示)與呼吸系統沉積部位的敘述,下列何者錯誤?

AMMAD 1~3 μm 容易沉積於肺組織
BMMAD>5 μm 容易沉積於氣管及鼻咽
CMMAD 1~5 μm 沉積的難易度與吸氣擾流(turbulent flow)有關
DMMAD>5 μm 沉積的難易度與慣性撞擊有關

詳細解析

本題觀念:

氣霧粒子大小(MMAD)與呼吸道沉積機轉的對應關係。不同粒徑的粒子在呼吸道不同部位,透過不同物理機制沉積。

選項分析

  • (A) MMAD 1-3 μm 容易沉積於肺組織:正確。1-3 μm 的粒子主要透過重力沉降(gravitational sedimentation)沉積在小氣道和肺泡區域。
  • (B) MMAD > 5 μm 容易沉積於氣管及鼻咽:正確。大粒子因慣性大,在氣流改變方向處(鼻咽、氣管分岔處)撞擊氣道壁而沉積。
  • (C) MMAD 1-5 μm 沉積的難易度與吸氣擾流(turbulent flow)有關:錯誤。1-5 μm 粒子的主要沉積機轉是重力沉降(sedimentation),而非吸氣擾流。擾流主要影響上呼吸道中大粒子的沉積。
  • (D) MMAD > 5 μm 沉積的難易度與慣性撞擊有關:正確。慣性撞擊(inertial impaction)是大粒子在上呼吸道(鼻咽、氣管、支氣管分岔處)沉積的主要機轉。

答案解析

本題為反向題,選出「錯誤」的敘述。氣霧沉積的三大機轉及其對應粒徑:

沉積機轉主要影響粒徑沉積部位
慣性撞擊> 5 μm鼻咽、氣管、大支氣管
重力沉降1-5 μm小氣道、肺泡管
布朗擴散< 0.5 μm肺泡

選項 (C) 將 1-5 μm 粒子的沉積歸因於「吸氣擾流」是錯誤的。擾流(turbulence)確實存在於上呼吸道,但它主要加強慣性撞擊效果,影響的是大粒子(> 5 μm)在上氣道的沉積。對於 1-5 μm 粒子而言,其在下呼吸道小氣道的沉積主要靠重力沉降,與氣流速度慢、滯留時間長有關。

核心知識點

  1. 慣性撞擊:> 5 μm,上呼吸道
  2. 重力沉降:1-5 μm,小氣道和肺泡管
  3. 布朗擴散:< 0.5 μm,肺泡
  4. 擾流加強慣性撞擊的效果,主要在上氣道

參考資料

  1. Aerosol Deposition in Health and Disease - PMC
  2. Deposition of Inhaled Particles in the Human Respiratory Tract - ATS Journals
  3. Particle Deposition - ScienceDirect Topics