الرئتان كمدينة: كيف يتدفق الهواء في شوارع القصبات سريع
في صورة الرئتين، نرى شجرة: الجذع هو القصبة الهوائية، والأغصان هي القصبات، والأوراق هي الحويصلات الهوائية. ولكن كيف يتوزع الهواء عبر هذه الأغصان؟ بنى العلماء نموذجًا حاسوبيًا يحاكي شكل الرئتين استنادًا إلى صور التصوير المقطعي المحوسب. أُخذت الأغصان الكبيرة مباشرة من الصور، بينما رُسمت الأغصان الصغيرة وفقًا لقواعد نمو الشجرة الحقيقية.
في النموذج، تكون أنسجة الرئة مرنة مثل القفاز المطاطي: فهي تتمدد عند الشهيق وتسحب القصبات معها. يتدفق الهواء داخلها مع مراعاة القصور الذاتي — مثل الماء في خرطوم لا يمكن إيقافه فورًا. كما أن جدران القصبات قابلة للتمدد: فهي تنتفخ قليلًا تحت ضغط الهواء. حُسب كل ذلك على الكمبيوتر، بتقسيم الرئتين إلى آلاف القطع الصغيرة.
أظهرت النتائج: في زوايا مختلفة من الرئتين، يتدفق الهواء بشكل مختلف. في بعض الأماكن يركد، وفي أخرى يمر بسرعة كبيرة. ومما يثير الاهتمام بشكل خاص إجهاد القص — القوى التي يحتك بها الهواء بجدران القصبات. فالاحتكاك الشديد قد يضر بالأنسجة الرقيقة، بينما الضعيف قد لا يسمح للرئتين بالتمدد بشكل كافٍ.
هذا النموذج يشبه خريطة مدينة للطبيب: يمكن رؤية أماكن الازدحام الهوائي والشوارع الفارغة. في المستقبل، سيساعد هذا في اختيار العلاج بحيث يصل الهواء إلى أبعد زوايا الرئتين.
يحتوي جسم الإنسان على حوالي 500 مليون حويصلة هوائية — إذا فُردت على سطح مستوٍ، لغطت مساحة ملعب تنس.
في رواية «الوباء» لروبن كوك، يصيب الفيروس القصبات الصغيرة تحديدًا، ويضطر الأبطال للقتال من أجل كل نفس — كان بإمكان نموذجنا أن يُظهر أين يتوقف تدفق الهواء.