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干粉吸入器是一种通过患者主动吸气将药粉雾化分散递送到肺部的装置,被广泛地用于呼吸系统疾病的治疗。然而,干粉吸入器递送的药粉,绝大部分的剂量都残留在装置中或沉积在上呼吸道,肺部有效递送效率一般只有20%～40%,这不仅与药粉处方的理化特性相关,还取决于装置的设计、患者的使用方式和人体的呼吸道结构。因此,为了使药粉尽可能多的通过上呼吸道到达肺部,亟需对上呼吸道内干粉的递送和沉积机制进行研究。本文采用数值仿真和物理实验研究方法,系统地研究了装置结构设计、使用方式和吸入参数对上呼吸道内干粉递送和沉积分布及机制的影响规律;同时,在充分考虑个体间口喉解剖结构差异性的情况下,提出了预测上呼吸道气溶胶沉积模式的数学模型。建立了基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）和离散相模型（Discrete Phase Model,DPM）耦合模型,选取美国药典喉（United States Pharmacopeia throat,USP）,理想口喉（Idealized Mouth Throat,IMT）和基于CT数据构建的真实口喉（Realistic Mouth Throat,RMT）模型,系统地分析了吸入参数对微细粒子在口喉模型内沉积特性的影响规律。结果表明:吸入流速和颗粒直径越大,口喉内沉积分数越高。口喉的几何形态越复杂,口喉内流场越不稳定（射流和气流回旋区）,颗粒与内壁的碰撞沉积越多。其中口喉形态的影响最为显著。此外,尽管IMT和RMT模型内颗粒的沉积分数相似,但颗粒空间分布存在显著差异,大多数颗粒沉积在IMT模型的喉部区域,而在RMT模型中,颗粒空间分布更均匀,口咽区域的沉积量相对最高。基于市售思力华Handihaler?、USP和RMT模型,分别采用了体外递送实验和数值仿真（CFD-DPM）来评估气溶胶颗粒的递送方式对其在口喉沉积的影响。结果表明,与管状的USP模型相比,RMT模型的复杂解剖特征导致其暴露的内表面增加,直接增加了药粉在口喉内的撞击和沉积,降低了递送到肺部的细颗粒剂量。同时,吸入流速的增加可以有效地提升装置中药粉的雾化效果,但加速的药粉气溶胶以较高的动量进入口腔后,会直接增加口腔内的碰撞沉积。数值仿真结果表明,吸入装置将具有不同动量的颗粒随中心射流递送至口喉模型后,口腔内的碰撞沉积显著增加,且主要分布在舌头前侧和上颚区域。将Handihaler?作为参比装置,通过对装置的气道结构进行调整,设计一款仿制的吸入装置（Generic）,同时采用CFD-DPM仿真,体外递送实验和激光粒度分析研究了装置的结构设计对药粉雾化分散和递送效率的影响。结果表明:尽管Generic可以获得参比装置一致的进出气口流量,但是进气口和主气道结构的调整会直接影响装置内的流场状态,进而改变颗粒的空气动力学行为。同时,即使Generic和参比装置的阻力相匹配,也不足以达到参考装置的气溶胶雾化性能。在相同的实验条件下,Generic可以达到与Handihaler?一致的递送细颗粒剂量,但是由于其主气道内颗粒的碰撞次数相对较低,干粉的雾化分散效果相对较差,导致装置和口喉内大颗粒药粉的残留和碰撞沉积量明显增加。为了探讨装置使用方式对装置递送效率的影响,基于Handihaler?的使用手册,采用CFD-DPM方法分析了吸入角度和吸口位置与口喉内气溶胶颗粒沉积分布之间的变化关系。结果表明:吸入角度和吸口位置的变化会直接影响口喉内流体和气溶胶颗粒的运动状态,尤其是口腔内颗粒的碰撞沉积。吸入角度过低（-15°和0°）或过高（30°和45°）均会缩短从装置内产生的高速射流与舌头或上颚的碰撞时间,增大此区域的颗粒沉积量。装置吸口在口腔内位置越深,舌头拱形相对位置越低,颗粒在舌面的碰撞沉积越少。在使用吸入装置时,可以通过控制吸入气溶胶以平行于舌头前侧的轨迹运动,同时在保证舒适度的情况下,使装置吸口更多的进入口腔,来有效地减少口喉碰撞沉积,提高肺部递送剂量。最后,为了建立预测吸入干粉在口喉沉积的数学模型,采用CFD-DPM方法,研究了Handihaler?递送的颗粒在具有显著个体差异性的14个真实口喉内的沉积分布。结果表明:个体间口喉局部参数的变化,例如口腔体积、口喉曲率和声门形态,对吸入颗粒在口喉内的空气动力学行为和沉积分数有显著的影响。对于预测口喉沉积分数的数学模型,尽管碰撞参数((9~2（60）)和沉积分数间具有良好的相关性,但未考虑到个体间口喉的几何差异性;斯托克斯数（Stk）与沉积分数的相关性与口喉的特征直径直接相关,由于口喉解剖形态的复杂性,基于口咽-咽喉区域特征直径d m,3计算到的数学模型相关性最佳;基于Stk和雷诺数（Re）的数学模型可以有效地预测口喉沉积分数,但其应用范围取决于粒子的空气动力学直径。本文系统地研究了吸入干粉在上呼吸道内的递送和沉积过程,为干粉吸入器的体外递送测试、装置的开发和使用方式的优化等提供了重要的理论依据。同时,本文分析了吸入干粉在具有个体差异性的口喉模型内的沉积分布,并提出了预测口喉沉积的数学模型,为干粉吸入器的体内体外相关性研究提供了数据参考。