有關霧氣粒子的沉積,下列敘述何者錯誤?
詳細解析
本題觀念
霧氣粒子的肺部沉積,核心在於空氣動力學粒徑與三種主要機制:大粒子在氣道彎曲處因慣性撞擊而沉積,中等粒子因重力沉降留在氣道內,小粒子則受布朗運動影響而擴散。判斷本題時,要把「能進入肺部」和「最後能留在肺部」分開思考;粒子即使很小、能隨氣流深入,也可能在呼氣時被帶出。屏住呼吸會延長粒子在肺內的停留時間,通常有利於沉降,但並不會把所有粒徑都變成高滯留率。依這個粒徑—機制對照,錯誤的是把0.1~0.5 μm粒子描述成非常穩定且在肺部滯留率高的D。
選項分析
A:大於約5~10 μm的粒子慣性較大,吸氣時不容易隨氣流順利轉彎,會撞擊鼻咽、口咽、下咽及較大的氣道壁,因此以慣性撞擊為主。題目將沉積部位寫成口咽部和下咽部,符合大粒子容易在上呼吸道截留的概念,A正確。
B:1~5 μm屬於可深入下呼吸道、又具有明顯重力沉降作用的粒徑範圍。正常呼吸時,這類粒子可在中央氣道及更周邊的氣道逐漸沉降;吸入後短暫屏住呼吸會增加停留時間,讓粒子有更多機會受重力作用沉積。題目用「主要」與「常發生」描述趨勢,不是宣稱每一顆粒子都只沉積在中央氣道,B正確。
C:粒徑小於約3 μm的粒子慣性撞擊減少,能隨氣流進入較周邊的肺部;當粒子更小時,布朗運動造成的隨機擴散更明顯,可增加到達細支氣管及肺泡區域的機會。實際沉積比例會受粒徑、呼吸流速、氣道幾何與呼吸型態影響,但以考試所採用的機制分類而言,C所述方向正確。
D:0.1~0.5 μm粒子雖然能長時間懸浮、布朗運動明顯,卻不代表在肺內「非常穩定」或一定有高滯留率。這些超細粒子重力沉降很慢,部分會在下一次呼氣時離開呼吸道;其中能以擴散接觸肺泡表面的部分才會沉積。因此,把低沉降速度誤寫成高肺部滯留率,才是本題錯誤敘述。
答案解析
本題採公告答案D。記憶這一類題目可以用粒徑由大到小排列:大粒子看慣性撞擊,中等粒子看重力沉降,極小粒子看布朗擴散。大於5 μm的粒子常在上呼吸道撞擊;約1~5 μm的粒子可進入下呼吸道並在停留時間增加時沉降;更小的粒子雖有機會抵達肺泡,卻可能因沉降不足而隨呼氣排出。故「粒子很小且穩定,所以肺內滯留率高」把懸浮性和沉積性混為一談,不能成立。
核心知識點
- 慣性撞擊:粒子越大、氣流轉彎越急、流速越高,越容易撞擊上呼吸道或大氣道。
- 重力沉降:中等粒徑粒子在氣道內的停留時間越長,沉降機會越高;吸入後短暫閉氣可增加這項作用。
- 布朗擴散:超細粒子受隨機熱運動影響,可接觸周邊氣道與肺泡表面,但「可到達」不等於「一定沉積」。
- 評估氣霧治療時應同時考慮空氣動力學粒徑、吸氣流速、呼吸深度、閉氣時間與呼氣排出,不能只看粒子能否通過上呼吸道。
參考資料
- Aerosol Deposition in Health and Disease
- Mechanisms of Pharmaceutical Aerosol Deposition in the Respiratory Tract
- Climate change, air quality, and respiratory health: a focus on particle deposition in the lungs
- A theory of aerosol deposition in the human respiratory tract
- Recent Developments in Aerosol Pulmonary Drug Delivery: New Technologies, New Cargos, and New Targets