小於0.1 微米之氣霧粒子,在肺泡區域最主要的沉積機制是什麼?
詳細解析
本題觀念
氣霧粒子吸入後,能否到達肺泡以及最後如何接觸氣道壁,主要取決於粒徑、氣流速度、氣道轉彎與粒子在局部停留的時間。呼吸道沉積常見的三種機制是慣性撞擊、重力沉降與布朗擴散;對流則是氣流把粒子向遠端搬運的方式,不是粒子撞上或停留於肺泡表面的主要沉積機制。小於 0.1 微米的超細粒子重量輕、慣性非常低,能隨著氣流深入傳導氣道與肺泡區,之後受到周圍氣體分子不規則碰撞而產生明顯的隨機運動。這種布朗運動使粒子偏離原本的流線,逐漸擴散到肺泡表面,形成以布朗擴散為主的沉積。
選項分析
A.慣性撞擊是粒子因慣性無法跟隨氣流快速轉向,在鼻咽、氣道彎曲處或分岔處撞上壁面的機制。較大的粒子慣性較強,這種機制才明顯;小於 0.1 微米的粒子很容易隨流轉彎,所以不是本題的主要答案。
B.沉降是重力使粒子在氣道內向下移動,並在吸氣末或停留時間較長時接觸氣道壁。它對中等粒徑的細粒子較重要,也會受到呼吸深度與停留時間影響;超細粒子的主要沉積不靠重力下落。
C.布朗擴散來自氣體分子對粒子的隨機碰撞。粒子越小,這種隨機位移相對越明顯;小於 0.1 微米時,粒子可先進入深部肺,再由不規則擴散增加與肺泡表面的接觸。因此 C 符合粒徑與肺泡區域的沉積特性。
D.對流是氣體整體流動帶來的搬運作用,可以解釋粒子如何被帶到遠端,但它本身不等於粒子在肺泡壁上的沉積。真正決定超細粒子最後接觸肺泡表面的主要機制仍是布朗擴散。
答案解析
答案為 C。小於 0.1 微米的粒子慣性低、能隨氣流通過較多彎曲與分岔,抵達肺泡區後,周圍分子持續撞擊粒子,使粒子產生無規則的布朗運動。粒子因此不會永遠沿著同一條流線前進,而是逐步偏移並接觸肺泡表面。相較之下,慣性撞擊偏向大粒子在近端氣道的沉積,沉降較常支配中等粒徑粒子在較長停留時間下的沉積,而對流主要負責運送。遇到粒徑與沉積機制題,先依大小判斷慣性、重力或擴散,再把「運輸」和「真正沉積」分開。
核心知識點
- 慣性撞擊:粒子較大、氣流轉向或速度較快時較明顯,常發生在鼻咽、氣道彎曲與分岔處。
- 重力沉降:粒子受重力向下移動,停留時間越長越有利於接觸氣道壁,常見於中等粒徑範圍。
- 布朗擴散:超細粒子受氣體分子隨機碰撞影響,粒徑小於約 0.1 微米時成為主要沉積機制。
- 對流是氣流搬運,不是壁面沉積的最後機制;不要把「粒子被帶到肺泡」和「粒子沉積在肺泡」視為同一件事。
- 肺泡區氣流速度較低、交換面積很大,給予超細粒子足夠的深部通行與擴散機會;臨床上評估吸入藥物或微粒暴露時,需同時考慮粒徑與呼吸型態。