事实证明我们不知道为什么肺部会发出喘息声。 但我们刚刚得到了一个新线索
(马可 VDM/盖蒂图片社)
喘息是我们大多数人都经历过的常见现象,无论是由于花粉热或感冒等原因而暂时出现,还是由于哮喘或哮喘等疾病而长期出现。慢性阻塞性肺疾病(慢性阻塞性肺病)。 但科学家们不太了解为什么会发生这种情况。
新的研究结合了建模和高分辨率视频来试图阐明喘息的机制,发现有一个“暴力”过程可以导致我们的肺管发出这些刺耳的声音。
有了这些新信息,研究小组希望将来能够更好地理解和诊断喘息。
“因为喘息使呼吸变得困难,给肺部带来巨大的压力,”工程师阿拉斯泰尔·格雷戈里说,来自英国剑桥大学。
“几个世纪以来,与喘息相关的声音一直被用来进行诊断,但人们对喘息发作的物理机制知之甚少,而且没有模型可以预测喘息何时发生。”
为了弄清喘息的真相,科学家们必须彻底解决灵活的问题。细支气管构成肺部的分支网络。 他们通过改造一种名为“肺部替代物”的装置来建造自己的肺部替代品。八哥电阻,由不同长度和厚度的细弹性管组成。
空气以不同程度的张力被迫通过管子,然后用多摄像机立体摄影装置进行拍摄。 然后,科学家们能够通过管道(或肺部)中的一系列振荡来观察喘息是如何开始和持续的。
“令人惊讶的是,喘息机制是如此剧烈,”格雷戈里说。
“我们发现喘息的发生有两个条件:第一个是管子上的压力使一个或多个细支气管几乎塌陷,第二个是空气以足够的力量被迫通过塌陷的气道驱动振荡。”
在任何一种情况下,振荡都是通过颤振机制来维持的,其中空气的行波具有与管子的打开和关闭相同的频率。 同样的共振场景可以桥梁倒塌并导致飞机机翼失效,这表明它对肺部的损害有多大。
科学家们继续开发了一种“管定律”,该定律考虑了管的材料特性和几何形状,以及它们所承受的张力,以计算何时可能发生振荡。 如果该定律能够适用于人类的肺部,我们可能会拥有一种新的方法来分析喘息并识别严重支气管问题的类型和位置。
还需要做更多的工作来微调系统并更好地捕捉喘息声,但研究人员希望简单的录音装置可以在某些情况下取代 X 射线和扫描,操作起来既昂贵又耗时。
“由于喘息与多种疾病有关,因此很难仅根据喘息来确定患者出了什么问题,因此我们正在努力了解喘息声音是如何产生的,以便诊断更加具体。”工程师阿努拉格·阿加瓦尔 (Anurag Agarwal) 说道,来自剑桥大学。
该研究发表于英国皇家学会开放科学。