Verteilung von Feinstaub in der Lunge. Gerhard Scheuch

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1 Verteilung von Feinstaub in der Lunge Gerhard Scheuch

2 Einstein Jahr 2005

3 Physikalische Grundlagen

4 Themen Warum deponiert der Feinstaub in den Atemwegen? Wohin gelangt der Feinstaub im Atemtrakt? (Regionaldeposition )

5 Parameter Teilchen Deposition in der Lunge hängt von vielen Parametern ab: Aerosoleigenschaften Partikelgröße Form Hygroskopizität Physiologie und Anatomie Anatomie der Atemwege Pathologische Veränderungen Mund/Nasenatmung Inhalationsvolumen Fluss Atempause

6 Aerosolgrößen Nebel Pollen Bakterien Viren Tabakrauch Ruß Gasmoleküle Partikeldurchmesser (µm) 0

7 Aerosolgrößen PM PM2.5 Nano Partikel Ultrafeine Partikel Partikeldurchmesser (µm) 0

8 Wo werden Stäube abgeschieden? W. Weber

9 Depositionsmechanismen Wodurch kommt eine Ablagerung von Aerosolteilchen in der Lunge zu Stande und warum interessiert uns diese? Deposition Deposition im gesamten Atemtrakt = 0,8 Nase/Mund,... Aerosolteilchen, die kleiner als etwa µm 0,6 Oropharynx, sind werden in der Lunge nicht abgeschieden... Diese Teilchen Region,verhalten sich wie 0,4 Bronchiale Gase und werden wieder exhaliert. Lungen Peripherie als0,2funktion der Partikel Größe 0 0,00 0,0 0, Durchmesser, µm 0

10 Mechanismen Diffusion Sedimentation Brownian Motion L ~ (t / d)0.5 Gravitation L ~ (t dae2). Impaction Inertia L ~ (Q dae2).

11 Mechanismen der Partikelabscheidung. Kleine Teilchen ( d < 0 nm ) (Nanopartikel)

12 Diffusion Die Wahrscheinlichkeit für Diffusionsabscheidung ist: umso größer, je kleiner das Teilchen ist. umso größer, je länger sich das Teilchen in den Atemwegen befindet. umso größer, je kleiner die Atemwege sind. Einstein, A. (905) : Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen. Ann. Physik, 7:

13 Deposition Atemtrakt Deposition Deposition im gesamten Atemtrakt = 0,8 Nase/Mund, Oropharynx, 0,6 Bronchiale Region, 0,4 Lungen Peripherie als 0,2 Funktion der Partikel Größe 0 0,00 0,0 0, Durchmesser, µm 0

14 Deposition Atemtrakt Deposition Deposition in the entire Respiratory Tract = 0,8 Nose/Mouth, Oropharynx, 0,6 Bronchial Region, 0,4 Lung Periphery as 0,2 Function of Particle Size 0 0,00 0,0 0, Durchmesser, µm 0

15 Deposition Deposition 0,8 Exhaliert Deposited 0,6 Extrathorakale Deposition 0,4 0,2 Intrathorakale Deposition 0 0,00 0,0 0, Teilchendurchmesser, µm 0

16 Regionale Deposition Q = 250ml/s V = 00 ml 0 90 Deposition (%) DE Total DE EX DE TB DE A ,0 0, Particle Size (µm) 0

17 Regionale Deposition Q = 500ml/s V = 00 ml 0 90 Deposition (%) DE Total DE EX DE TB DE A ,0 0, Particle Size (µm) 0

18 Regionale Deposition Q = 500ml/s V = 00 ml 0 90 Deposition (%) DE Total DE EX DE TB DE A ,0 0, Particle Size (µm) 0

19 Wo deponieren die verschiedenen Partikelfraktionen? Relative Verteilung % Mund/Rachen Tracheobronchial Alveolar Grober Staub Feiner Staub Grober Staub = Feiner Staub = Ultrafeiner Staub = Ultrafeiner Staub 2.5 µm - µm 0. µm µm 0,0 0, µm

20 Regionale Deposition Alveolare Deposition 0 90 Deposition (%) / / / ,0 0, Particle Size (µm) 0

21 Regionale Abscheidung Teilchen größer als µm : extrathorakale Atemwege (Mund/Nase/Rachen) Teilchen größer als 2.5µm: Atemwege (Mund/Nase/Rachen/Bronchien und zum Teil Bronchioli) Teilchen zwischen etwa 0.05 µm und 2.5 µm: kleine Atemwege und Alveolen Teilchen unterhalb von etwa 0.05 µm: Atemwege und Alveolen

22 Wo deponiert der Feinstaub? PM PM2.5 hauptsächlich Extrathorakal und Bronchiale Abscheidung PM2.5 tief in der Lunge PM0. : Ebenfalls tief in der Lunge

23 Ende Noch Fragen?