- خروپف می‌تواند بدون بسته شدن راه هوایی و حتی در نبود آپنه خواب ایجاد شود.
- لرزش خودپایدار کام نرم و نیروهای آیرودینامیکی ناپایدار نقش اصلی را در مدل جدید داشتند.
- بررسی تأثیر سفتی کام نرم، گام بعدی پژوهشگران برای درک بهتر درمان‌های ضدخروپف است.
پژوهشگران مؤسسه KTH در استکهلم با ساخت یک مدل رایانه‌ای از گلوی انسان هنگام خواب نشان داده‌اند که خروپف لزوماً به بسته شدن راه هوایی نیاز ندارد. این مدل توانست صدایی تا ۷۵ دسی‌بل تولید کند در حالی که راه هوایی همچنان کاملاً باز بود.
پشت بسیاری از درمان‌های خروپف، هنوز سازوکار دقیق تولید این صدا به‌خوبی شناخته نشده است. بخش زیادی از تحقیقات درباره خروپف به آپنه خواب مربوط می‌شود؛ وضعیتی که در آن تنفس در طول شب متوقف می‌شود. به همین دلیل، برای خروپف معمولی تاکنون توضیح مکانیکی روشنی وجود نداشته است.
خروپف چگونه ایجاد می‌شود؟
Peng Li از Department of Engineering Mechanics در KTH این شبیه‌سازی را همراه با Marco Laudato و Mihai Mihaescu انجام داد. این مدل، یک گلوی ساده‌شده است و نماینده یک بیمار واقعی نیست. بنابراین اعداد به‌دست‌آمده، سازوکار احتمالی تولید صدا را تخمین می‌زنند و اندازه‌گیری مستقیم صدای یک فرد نیستند.
بخش جلویی سقف دهان توسط استخوان نگه داشته می‌شود اما قسمت پشتی آن از ماهیچه تشکیل شده است. این بخش ماهیچه‌ای که در انتهای آن زائده آویزان معروف به زبان کوچک یا uvula قرار دارد، «کام نرم» نامیده می‌شود. پژوهشگران در مدل خود همین بخش را به حرکت درآوردند.
Li به Earth.com گفت: «نتایج ما نشان می‌دهد که خروپف می‌تواند در اثر لرزش خودپایدار کام نرم ایجاد شود، حتی زمانی که راه هوایی باز است و فرو نمی‌ریزد.»
او افزود که این یافته نشان می‌دهد کاهش لرزش کام نرم یا کاهش نیروهای آیرودینامیکی ایجادکننده آن می‌تواند مسیر مهمی برای درمان خروپف غیرآپنه‌ای باشد.
بیشتر افراد خروپف‌کننده آپنه خواب ندارند
پزشکان کام نرم را با بیش از ۹۰ درصد موارد خروپف معمولی مرتبط می‌دانند. خود خروپف نیز بسیار شایع است. حدود ۳۵ تا ۴۵ درصد مردان و ۱۵ تا ۲۸ درصد زنان به‌طور معمول خروپف می‌کنند.
با این حال، بیشتر این افراد دچار اختلال تنفسی نیستند. حدود ۲۰ تا ۴۰ درصد بزرگسالانی که خروپف می‌کنند، به آپنه خواب مبتلا هستند. در آپنه خواب، راه هوایی بارها در طول شب باریک یا کاملاً بسته می‌شود.
در مقابل، ۶۰ تا ۸۰ درصد افراد خروپف‌کننده با وجود باز بودن راه هوایی خروپف می‌کنند. مدل جدید پژوهشگران KTH دقیقاً روی همین گروه تمرکز دارد.
آپنه خواب توجه بیشتری از پژوهشگران دریافت کرده است زیرا خطرات آن برای سلامت به‌خوبی اثبات شده‌اند. پژوهش‌ها آن را با کیفیت عضلات، شب‌های گرم‌تر و حتی عادت‌های آخر هفته مرتبط دانسته‌اند.
خروپف معمولی بیشتر به یک مشکل برای خواب شریک زندگی تبدیل می‌شود و سازوکار تولید صدای آن تا امروز همچنان محل بحث بوده است.
فشار هوا عامل اصلی ایجاد صدای خروپف است
صدا در چنین لوله‌ای می‌تواند به سه شکل ایجاد شود:
- بافت متحرک هوا را کنار بزند.
- آشفتگی جریان هوا یا turbulence به‌تنهایی صدای لرزشی ایجاد کند.
- فشار هوا به‌صورت نامنظم افزایش و کاهش پیدا کند و به بافت‌های اطراف فشار وارد کند.
نتایج مدل نشان دادند که فشار نامنظم هوا مهم‌ترین عامل ایجاد صداست. حرکت بافت نیز نقش داشت اما تأثیر آن کمتر بود. آشفتگی جریان هوا نیز آن‌قدر کم بود که پژوهشگران آن را از ادامه تحلیل کنار گذاشتند. دلیل این موضوع آن است که هوا در گلوی فرد خوابیده با سرعت کافی حرکت نمی‌کند تا جریان آشفته قابل‌توجهی ایجاد شود.
Li گفت: «یافته مهم دیگر این است که منبع غالب صدا در مدل ما از نیروهای آیرودینامیکی ناپایدار ایجاد می‌شود که بر کام نرم و دیواره‌های راه هوایی اثر می‌گذارند.»
خروپف هنگام دم بلندتر است
در مدل رایانه‌ای، صدای هنگام دم بلندتر از صدای هنگام بازدم بود. شدت صدا هنگام دم حدود ۷۵ دسی‌بل و هنگام بازدم حدود ۶۹ دسی‌بل محاسبه شد.
ضبط‌های بالینی منتشرشده، میانگین بیشینه صدای خروپف را حدود ۵۰ تا ۶۵ دسی‌بل نشان می‌دهند. در شدیدترین موارد، این صدا می‌تواند به ۸۰ تا ۹۰ دسی‌بل برسد.
در یک مطالعه روی بیماران مبتلا به آپنه خواب نیز صدایی با شدت ۷۲.۹ دسی‌بل از فاصله حدود ۲۰ اینچ، معادل ۵۰ سانتی‌متر، بالای دهان اندازه‌گیری شد.
بنابراین، گلوی مجازی پژوهشگران در محدوده‌ای قرار گرفت که در کلینیک‌ها نیز در اندازه‌گیری‌های واقعی مشاهده می‌شود. البته عددی که درون یک مدل محاسباتی از گلو به دست می‌آید، با اندازه‌گیری یک میکروفون در اتاق خواب یکسان نیست.
لرزش کام نرم باعث تداوم خروپف می‌شود
پس از شروع جریان هوا، کام نرم وارد حرکتی منظم شد که بدون نیاز به تحریک خارجی ادامه پیدا می‌کرد. این حرکت به اندازه‌ای انرژی از جریان هوا دریافت می‌کرد که بتواند انرژی از دست‌رفته خود را جبران کند.
همین لرزش خودپایدار است که خروپف را از یک حرکت کوتاه و اتفاقی بافت جدا می‌کند.
در شبیه‌سازی‌ها، نوک کام نرم بین ۰.۱۱ تا ۰.۱۷ اینچ، معادل ۲.۸ تا ۴.۲ میلی‌متر، به جلو و عقب حرکت کرد.
در بیشترین میزان حرکت، کام نرم فضای عبور هوا را در سمت بینی ۱۳ درصد و در سمت دهان ۱۱ درصد کاهش داد.
مطالعات MRI روی بیماران در حال خواب، حرکت کام نرم را بین ۲ تا ۸ میلی‌متر اندازه‌گیری کرده‌اند. بنابراین حرکت نوک کام نرم در مدل شبیه‌سازی‌شده در همین محدوده قرار داشت.
فرکانس صدای خروپف نیز با بیماران واقعی مطابقت داشت
تیم Li همچنین توانست ویژگی مربوط به زیر و بمی صدا را بازسازی کند. بلندترین صدای مدل در فرکانس ۹۰ هرتز ایجاد شد؛ صدایی بم و شبیه وزوز.
ضبط‌های مربوط به خروپف ناشی از کام نرم در بیماران، معمولاً فرکانسی بین ۶۸ تا ۱۳۸ هرتز دارند.
صدای بم و دارای تن مشخص، ویژگی‌ای است که پزشکان برای خروپف ناشی از کام نرم توصیف می‌کنند. این صدا با صدای خشن‌تر مرتبط با آپنه خواب تفاوت دارد.
Earth.com از Li پرسید چه چیزی بیش از همه تیم پژوهش را شگفت‌زده کرده است.
Li در پاسخ نوشت: «آنچه بیش از همه ما را شگفت‌زده کرد این بود که مدل ساده‌شده ما توانست چندین ویژگی اساسی خروپف غیرآپنه‌ای را بازتولید کند.»
پژوهشگران قبلی نیز به این موضوع نزدیک شده بودند اما به نتیجه کامل نرسیده بودند. برخی از آن‌ها بافت را ثابت نگه می‌داشتند و برخی دیگر به جای تنفس واقعی، جریان هوای ثابت ایجاد می‌کردند.
در هیچ‌یک از این مدل‌ها، جریان هوا، کام نرم متحرک و صدا به‌صورت هم‌زمان بر یکدیگر اثر نمی‌گذاشتند.
مدل رایانه‌ای ممکن است شدت خروپف را کمتر از واقعیت نشان دهد
گلویی که در این مدل استفاده شد، یک لوله مستقیم و سخت با قطر ۱.۵ اینچ، معادل ۳.۸ سانتی‌متر، بود.
گلوی واقعی انسان نرم است. عرض آن در طول مسیر تغییر می‌کند و دیواره‌های آن می‌توانند تا حدی تغییر شکل دهند.
هیچ‌یک از این ویژگی‌ها در مدل وجود نداشتند و هرکدام می‌توانند بر صدای تولیدشده تأثیر بگذارند.
در این شبیه‌سازی، بینی یا حفره قفسه سینه نیز وجود نداشت و در نتیجه فضایی برای بازتاب صدا در نظر گرفته نشده بود. کام نرم نیز به‌صورت یک توده نرم واحد مدل‌سازی شد که نه میرایی داخلی داشت و نه تفاوت‌هایی که در بافت واقعی انسان وجود دارد.
تنفس در مدل چگونه شبیه‌سازی شد؟
برای شبیه‌سازی تنفس، تیم پژوهشی از یک ضبط مربوط به زنی استفاده کرد که هنگام خواب خروپف می‌کرد اما آپنه نداشت. این فرد تقریباً هر چهار ثانیه یک بار نفس می‌کشید.
پژوهشگران ۷۵ درصد جریان هوا را از بینی و باقی آن را از دهان عبور دادند.
تیم Li اعلام کرد که برآوردهای آن‌ها درباره صدای ایجادشده احتمالاً کمتر از مقدار واقعی است.
Li تأکید کرد: «این هنوز پژوهشی بنیادی است و پیش از آنکه بتواند مستقیماً برای درمان‌های بالینی یا تجهیزات پزشکی راهنما باشد، به اعتبارسنجی تجربی و اختصاصی برای بیماران نیاز دارد.»
آیا افزایش سفتی کام نرم می‌تواند خروپف را کاهش دهد؟
مدل فعلی هنوز نمی‌تواند راه هوایی در حال فروپاشی را شبیه‌سازی کند. این همان وضعیتی است که در آپنه خواب دیده می‌شود؛ یعنی بافت راه هوایی در طول شب بسته و دوباره باز می‌شود.
همچنین تاکنون هیچ کام شبیه‌سازی‌شده‌ای با کام یک بیمار مشخص و واقعی تطبیق داده نشده است.
پژوهشگران همچنان با پرسش‌های اساسی درباره خواب روبه‌رو هستند؛ از جمله اینکه یک فرد واقعاً به چه میزان خواب نیاز دارد.
جراحان در حال حاضر برای درمان خروپف شدید، بافت کام نرم را سفت می‌کنند. با این حال، توضیح فیزیکی دقیقی درباره علت مؤثر بودن این روش وجود نداشته است.
Li آزمایش بعدی تیم خود را برای Earth.com توضیح داد.
او گفت: «گام بعدی ما بررسی این است که سفتی کام نرم چگونه بر لرزش و تولید صدا تأثیر می‌گذارد. این موضوع می‌تواند به توضیح مبنای فیزیکی درمان‌های سفت کردن کام و در آینده به توسعه راهبردهای هدفمندتر کمک کند.»
سفتی کام نرم چیزی است که جراحان همین حالا نیز می‌توانند آن را تغییر دهند. به همین دلیل، تیم Li در مرحله بعد مدل خود را روی همین موضوع متمرکز خواهد کرد.
نتیجه‌گیری؛ خروپف فقط به بسته شدن راه هوایی مربوط نیست
مدل جدید KTH نشان می‌دهد خروپف می‌تواند حتی زمانی که راه هوایی کاملاً باز است، در اثر لرزش خودپایدار کام نرم ایجاد شود. در این مدل، نیروهای آیرودینامیکی ناپایدار مهم‌ترین عامل تولید صدا بودند و ویژگی‌های صدا، دامنه حرکت کام و فرکانس آن با بسیاری از اندازه‌گیری‌های واقعی بیماران همخوانی داشت.
با این حال، مدل فعلی ساده‌شده است و برای تبدیل این یافته‌ها به درمان‌های بالینی، به آزمایش‌های بیشتر و اعتبارسنجی اختصاصی روی بیماران نیاز دارد.
اگر خروپف برای شما یا شریک زندگی‌تان به یک مشکل جدی تبدیل شده است، یافته‌های جدید درباره نقش کام نرم می‌تواند مسیر تحقیقات آینده برای درمان‌های هدفمندتر را روشن‌تر کند.
سؤالات متداول درباره خروپف
آیا هر فردی که خروپف می‌کند آپنه خواب دارد؟
خیر. حدود ۲۰ تا ۴۰ درصد بزرگسالان خروپف‌کننده به آپنه خواب مبتلا هستند و ۶۰ تا ۸۰ درصد با وجود باز بودن راه هوایی خروپف می‌کنند.
مهم‌ترین عامل ایجاد صدای خروپف در مدل جدید چه بود؟
نیروهای آیرودینامیکی ناپایدار که بر کام نرم و دیواره‌های راه هوایی اثر می‌گذارند، مهم‌ترین منبع صدا در این مدل بودند.
کام نرم هنگام خروپف چقدر حرکت می‌کند؟
در مدل، نوک کام نرم بین ۲.۸ تا ۴.۲ میلی‌متر حرکت کرد. این مقدار در محدوده حرکت ۲ تا ۸ میلی‌متری مشاهده‌شده در مطالعات MRI بیماران قرار دارد.
صدای خروپف مدل رایانه‌ای چقدر بود؟
صدای شبیه‌سازی‌شده هنگام دم حدود ۷۵ دسی‌بل و هنگام بازدم حدود ۶۹ دسی‌بل بود.
آیا سفت کردن کام نرم می‌تواند به درمان خروپف کمک کند؟
جراحان از سفت کردن کام نرم برای درمان خروپف شدید استفاده می‌کنند. پژوهش جدید قصد دارد مبنای فیزیکی اثر این روش را با بررسی نقش سفتی کام در لرزش و تولید صدا روشن‌تر کند.
منبع پژوهش
پژوهش کامل در نشریه Physics of Fluids منتشر شده است.
