Development of in silico model for health impact assessment of Asbestos emitted from building materials

开发用于建筑材料排放石棉健康影响评估的计算机模型

基本信息

批准号：
20KK0099
负责人：
伊藤一秀
金额：
$ 11.65万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-10-27 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は建築解体時に発生するアスベストの飛散と空気中濃度を必要十分な工学精度で予測した上で，アスベストの経気道曝露に伴う短期・長期の健康影響を定量的に評価するための数値気道モデルを開発する．2022年度は研究計画に従い，以下の研究課題に取り組んだ．(1)これまでに開発してきた鼻腔・口腔から気管支第4分岐までの数値気道モデルを拡張し，高精細CTデータを用いて気管支第8分岐まで再現した新たな気道モデルを作製した上で，気管支第9分岐から16分岐までを人工的なアルゴリズムにて再現した終末細気管支モデルを統合した．結果として，鼻腔・口腔から気管支第16分岐(終末細気管支)までの呼吸器詳細幾何形状を再現した数値気道モデルを作成した．(2)下気道でのアスベスト曝露解析へ適用するため，肺胞位置でのガス交換モデル(酸素－二酸化炭素交換モデル)を作製し，気管支第16分岐位置での境界条件モデルとして統合することで，鼻腔・口腔から気道を経由して肺胞位置までの全ての呼吸器要素を統合した完全呼吸器モデルを作成した．(3)鼻腔・口腔から気管支第16分岐(終末細気管支)までの呼吸器詳細幾何形状を再現した数値気道モデルを用いて，1nmから10umの広範な粒径を対象とした気道内Lagrange粒子拡散解析を実施することで，上気道から下気道まで含めた粒子沈着分布，上気道・下気道通過確率を解析し，in vivoならびにin vitro結果と比較することで解析精度を検証した．

这项研究旨在以足够的工程精度预测建筑物拆除过程中产生的石棉的散射和空气中的浓度，然后定量评估与通过呼吸道接触石棉相关的短期和长期健康影响。 2022年，我们根据研究计划开展了以下研究课题。 (1) 将我们迄今为止开发的数值气道模型从鼻腔和口腔延伸到支气管第四分支，并创建了使用高清再现最多支气管第八分支的新气道模型CT 数据，我们集成了一个终末细支气管模型，使用人工算法再现了第 9 至第 16 支气管分支。因此，我们创建了一个数值气道模型，该模型再现了从鼻腔和口腔到支气管第 16 分支（终末细支气管）的呼吸道的详细几何形状。 (2)为了将其应用于下呼吸道石棉暴露分析，我们创建了肺泡位置的气体交换模型（氧气-二氧化碳交换模型），并将其集成为第16支的边界条件模型。支气管，我们创建了一个完整的呼吸模型，整合了从鼻腔和口腔通过气道到肺泡的所有呼吸元件。 (3) 使用数值气道模型，针对从 1 nm 到 10 um 的各种粒径的气道中的拉格朗日粒子扩散，该模型再现了从鼻腔和口腔到支气管第 16 分支的呼吸道的详细几何形状（终末细支气管）通过分析，分析了从上呼吸道到下呼吸道的颗粒沉积分布以及通过上下呼吸道的概率，并通过与体内对比验证了分析的准确性。和体外结果。