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I ricercatori identificano i trattamenti fisici “violenti„ che causano ansare

Un gruppo degli ingegneri ha identificato i processi in corso fisici “violenti„ dentro i polmoni che causano ansando, una circostanza che pregiudica fino ad un quarto della popolazione del mondo.

I ricercatori, dall'università di Cambridge, hanno usato la modellistica e le tecniche video ad alta velocità per mostrare che cosa cause che ansano e come predirlo. I loro risultati potrebbero essere usati come la base di un sistema diagnostico più economico e più veloce per l'affezione polmonare che richiede appena uno stetoscopio e un microfono.

La comprensione migliore del meccanismo fisico responsabile della generazione dei suoni ansare ha potuto fornire un migliore nesso causale fra i sintomi e la malattia e contribuisce a migliorare la diagnosi ed il trattamento. I risultati sono riferiti nella scienza aperta della società reale del giornale.

Ad un certo punto, la maggior parte di noi hanno avvertito ansare, un suono di fischio acuto fatto mentre respirano. Per la maggior parte della gente, il fenomeno è temporaneo e solitamente il risultato una reazione allergica fredda o delicata. Tuttavia, ansare regolare o cronico è spesso un sintomo dei termini più seri, quali asma, l'enfisema, la malattia polmonare ostruttiva cronica (COPD) o determinati cancri.

Poiché ansare lo rende più duro respirare, esercita una quantità enorme di pressione sui polmoni. I suoni connessi con ansare sono stati usati per fare le diagnosi per secoli, ma i meccanismi fisici responsabili dell'inizio di ansare sono capiti male e non c'è modello per la predizione quando ansare accadrà.„

Dott. Alastair Gregory, primo autore di studio, dipartimento di assistenza tecnica, università di Cambridge

Co-author il Dott. Anurag Agarwal, capo del laboratorio dell'acustica nel dipartimento di assistenza tecnica, che avuto detto che in primo luogo ha ottenuto l'idea studiare ansare dopo una vacanza di famiglia parecchi anni fa. “Ho cominciato ansare la prima notte che eravamo là, di cui non era accaduto mai me prima,„ lui abbiamo detto. “E come ingegnere che studia l'acustica, il mio primo pensiero era quanto fresco era che il mio organismo stava facendo questi disturbi. Dopo alcuni giorni tuttavia, stavo avendo difficoltà reale respirare, che ha fatto la novità logorarsi abbastanza rapidamente.„

Ansare di Agarwal probabilmente è stato causato da un'allergia dell'acaro della polvere, che è stata trattata facilmente con gli antistaminici non quotati in borsa. Tuttavia, dopo avere parlato con un vicino che è egualmente uno specialista nella medicina respiratoria, ha imparato che anche se è un avvenimento comune, i meccanismi fisici che causano ansare sia in qualche modo misterioso.

“Dall'ansare è associato con tante circostanze, è difficile da essere sicuro di che cosa è sbagliato con un paziente basato appena sull'affanno, in modo da stiamo lavorando a capire come ansando i suoni sono prodotti in moda da potere essere le diagnosi più specifiche,„ hanno detto Agarwal.

Le gallerie di ventilazione del polmone sono una rete di ramificazione dei tubi flessibili, chiamata bronchioli, che ottengono gradualmente più brevi e per quanto ottengano più stretti più profonde nel polmone.

Per imitare questa impostazione in laboratorio, i ricercatori hanno modificato un pezzo di strumentazione chiamato una resistenza dello storno, in cui il flusso d'aria è guidato attraverso i tubi elastici sottili di vari lunghezze e spessori.

Il professor Joan Lasenby dello specialista di dispositivo ottico del computer e del co-author ha sviluppato una tecnica di stereoscopia della multi-macchina fotografica per filmare l'aria che è forzata attraverso i tubi ai gradi differenti di tensione, per osservare i meccanismi fisici che causano ansare.

“Ci ha sorpresi appena quanto violento il meccanismo di ansare è,„ ha detto Gregory, che è egualmente un ricercatore minore all'istituto universitario di Magdalene. “Abbiamo trovato che ci sono due termini affinchè ansare accadessero: il primo è che la pressione sui tubi è tale che uno o più dei bronchioli dei crolli quasi ed i secondi sono che l'aria è forzata comunque le vie respiratorie crollate con abbastanza forza per determinare le oscillazioni.„

Una volta che queste circostanze sono riempite, le oscillazioni si sviluppano e sono sostenute da un meccanismo di sbattimento in cui le onde che viaggiano dalla parte anteriore alla parte posteriore hanno la stessa frequenza dell'apertura e del closing del tubo. “Un simile fenomeno è stato veduto in ale di aereo quando vengono a mancare, o in ponti quando sprofondano,„ ha detto Agarwal. “Quando su e giù le vibrazioni sia alla stessa frequenza di in senso orario e le vibrazioni di torsione antiorarie, noi ottengono lo sbattimento che induce la struttura a sprofondare. Lo stesso trattamento è sul lavoro dentro l'apparato respiratorio.„

Facendo uso di queste osservazioni, i ricercatori hanno sviluppato “una legge del tubo„ per predire quando questa oscillazione potenzialmente offensiva potrebbe accadere, secondo i beni materiali del tubo, la geometria e la quantità di tensione.

“Poi usiamo questa legge per sviluppare un modello che può predire l'inizio di ansare e potrebbe anche essere la base di un sistema diagnostico più economico e più veloce per l'affezione polmonare,„ abbiamo detto Gregory. “Invece dei metodi costosi e che richiede tempo quali i raggi x o MRI, non avremmo bisogno di nulla più di un microfono e di uno stetoscopio.„

Un sistema diagnostico basato su questo metodo funzionerebbe usando un microfono - primi esami sono stati fatti facendo uso del microfono in costruito su uno smartphone normale - per registrare la frequenza del suono ansante e per usare questo per identificare quale bronchiolo è vicino al crollo e se le gallerie di ventilazione sono insolitamente rigide o flessibili per mirare al trattamento. I ricercatori sperano quello trovando i cambiamenti nei beni materiali dall'ansare e le posizioni da cui ansa prossimo, l'ulteriore informazione lo renderanno più facile distinguere fra le circostanze differenti, sebbene ulteriore lavoro in questa area ancora sia necessario.

Source:
Journal reference:

Gregory, A., et al. (2021) An Experimental Investigation to Model Wheezing in Lungs. Royal Society Open Science. doi.org/10.17863/CAM.64220.