无心跳供体肺被公认为是临床肺移植供体的重要潜在来源，尤其是对其进行原位支气管低温通气保护，可以减少热缺血损伤并提高供肺利用率。从传热传质角度对这一过程进行认知是揭开其降温保护机制的关键所在，目前在国际上还处于起步阶段。我院生物系统热科学团队2019级博士生党航宇通过构建人体肺部支气管树模型，利用数值仿真理论和方法首次对肺器官原位降温保护机制进行了深入研究，在国际热科学领域重要期刊International Journal of Thermal Sciences(中科院二区)发表系列成果，填补了该领域研究的空白。
图1冷却气体在支气管不同区域的速度与温度分布 图2微液滴在支气管不同位置的运动与沉积
在题为The airflow and cooling characteristics in the airway of NHBD lung with hypothermic ventilation（Hangyu Dang, Jiamin Yang, Liang Chen, Yi Xu*. International Journal of Thermal Sciences, Volume 177, July 2022, 107588）的工作中，基于人体肺部CT图像三维重建了宏观肺支气管模型，构建了支气管低温通气过程的流动和传热耦合模型，并且证实了盐水喷洒对肺通气冷却的协同保护作用。随后在题为Numerical study on cooling characteristics in the distal airway model of the non-heart-beating donor lung cooled by hypothermic ventilation （Hangyu Dang, Yi Xu*. International Journal of Thermal Sciences, Volume 189, July 2023, 108260）的工作中，对肺支气管远端的微观肺腺泡进行建模，研究了层流状态下冷却气体的流动与传热特性，探讨了微纳尺度液滴蒸发程度对支气管远端冷却的影响。上述系列成果深刻揭示了支气管低温通气过程的传热传质特性，对于强化肺器官原位降温保护机制的理解以及推动相关冷却技术的优化和临床应用具有重要指导作用。同时，此项工作还为后续呼吸道药物精准递送以及病毒在呼吸道中的流动传播机制等方面的认知奠定了重要理论基础和研究方法积累。
上述成果得到了国家自然基金项目（No. 51576132, 52076140）资助，也体现了我校“上海市生物资源低温保藏技术服务平台”和“上海市肿瘤能量治疗技术与器械协同创新中心”等省部级平台夯实培养高质量人才措施的重要成效。
论文链接：
1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1290072922001272
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1290072923001217