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关节喀喀声从哪来?新数学模型证实半世纪前的理论

2024-11-24 209

不少人都享受凹手指时关节发出的清脆喀喀声,但对科学家而言,他们已经争论关节裂响声的来源逾半世纪,主要包括 1971 年和 2015 年提出的两种相冲突理论。现在一组科学家声称,他们终于用电脑模型找出裂响声来自关节内部滑液的微小气泡塌陷造成,证实 1971 年的论点。

不论是手指还是脚趾,有些人只要折一折、绕一绕就会发出响亮喀喀声,学术上称作“关节弹响”。自 20 世纪初以来,科学家一直在研究人体的这种怪癖,但始终未能就爆音原因达成共识,无休止的争论主要为实验证据不足,且裂响现象过于短暂(仅约 300 毫秒),技术难以将实际过程具象化。

1971 年时,利兹大学科学家首度提出关节弹响的形成理论,当关节受到一定程度的应力时,关节内滑液(synovial fluid)发生压力变化而导致一些微小气泡塌陷,并发出你耳熟能详的清脆喀喀声。

但 2015 年,来自加拿大阿尔伯塔大学复健医学教授 Greg Kawchuk 领导的团队,利用核磁共振成像(MRI)扫描却发现指关节开裂时气泡仍留在液体中,因而判定并非气泡塌陷导致喀喀声,而是因为气泡突然快速增长所致,挑战 40 年以来的论点。

科学家唯一的共识点是,指关节开裂并非每个人都能办到,有些人因为指关节间距太大,不管怎么折都不会有声音;且发出声音之后,平均需经过 20 分钟关节才能再次开裂,因为气泡需重新生成。

气泡塌陷引起喀喀声

现在来自巴黎综合理工学院的科学家 Vineeth Chandran Suja、Abdul Barakat 决定创建一个数学方程模型,模拟气泡在滑液中如何形成,试图一劳永逸找出开裂声来自哪里,解决长期以来两大冲突理论的对峙。

他们的模拟结果表明,喀喀声确实是由气泡塌陷引起,而非气泡快速增长脱离关节。新研究的关键突破点在于,研究人员发现只要“部分”气泡塌陷就能发出喀喀声,所以 2015 年用 MRI 扫描看到气泡没有塌陷的结果就能说通了。新研究发表在《科学报告》期刊。

2015 年的研究领导者 Greg Kawchuk 教授对新论文结果表示有趣,但他也强调,“新研究只是提出一个未通过物理实验验证的数学模型,我们不确定这是否发生在现实生活。”

至于关节喀喀声究竟会不会影响健康,比如引发关节炎?新论文作者都不愿意回答这个问题,还需要进一步研究评估。但至少 2009 年时搞笑诺贝尔奖(Ig Nobel awards)得主 Donald Unger 博士曾为我们亲身做过实验,他从青少年时期起就只会折左手手指,而数十年下来,左右手都没有得到关节炎的迹象。

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(首图来源:shutterstock)

2019-03-12 14:32:00

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