鼻腔流體力學探討中山大學附屬第一醫院醫院耳鼻喉科許庚一、鼻腔氣流主體流向及其意義：經過制做自鼻前庭至咽部的機械模型并進行通氣實驗后發現，鼻腔的主氣流在吸氣與呼氣是不一樣的。分述如下：1.吸氣時吸入鼻腔的大部分氣體分布在中鼻甲根部以下區域，也就是大部分氣體經下鼻道、中鼻道、以及中鼻甲根水平以下之總鼻道流向后鼻孔。這部分氣流穩定平滑。而僅有少部分氣流經鼻域及鼻丘整流后上升至中甲根部水平以上。2.呼氣時經鼻咽部整流的氣體大部分流經中鼻甲游離緣以上之總鼻道及上鼻道至前鼻孔。這是因為經鼻咽部整流后氣流流向呈斜向前上流動，且氣體流經中鼻甲后端時中甲后端給予二次整流造成。主體氣流如此分布的意義：1.

一直以來我們都在高度關注鼻腔粘膜纖毛運動在鼻腔分泌物排出中的作用，并且認為此為鼻腔分泌物順利排出的主要動力，但鼻粘膜纖毛的動力真的會有那么巨大嗎？我們所說的粘液毯的厚度及其粘滯系數（雖然粘滯系數的具體數值我沒有測定，但是僅憑目測也能知道即使是過敏性鼻炎發作時的清水樣分泌物的粘滯系數也遠大于水）對于只能從電鏡才能看到的纖毛來說其負擔也是過重了。那么是不是會有另外的動力來源呢？經過對鼻腔總體氣流規律的粗略研究，我們完全可以做一個大膽的推理。所示：由于吸氣與呼氣時主體氣流流經方向的差異造成（1）下鼻道吸氣時流量遠大于呼氣時流量（2）中甲平面以上區域呼氣時流量遠大于吸氣時流量。我們先來了解一下流體力學的一些基本知識：流體力學主要研究在各種力的作用下，流體本身的狀態，以及流體和固體壁面、流體和流體間、流體與其他運動形態之間的相互作用的力學分支。其中還有生物流變學分支，它研究動物和人體內生理流體（如血液、氣體、尿液、淋巴液和其他體液等）的流動、植物生理流動、動物運動中的流體力學問題、人工臟器中的流體力學問題以及生物技術（如生物反應器）中的流體力學問題等。其特點是①流體力學同固體力學密切結合。例如，人體生理流動總是以軟組織為其運動的邊界，而且運動一般是非定常的。因此，生理流體力學問題常為流體運動與邊界變形運動的耦合。②力學過程同物理和生化過程緊密聯系。例如，在毛細血管里，流動現象總是同其他傳質過程和生化反應相聯系。③流體動力同細胞生長密切相關。例如，血液流動同血管內皮細胞的生長和形態有關；生物反應器內的流動直接影響反應器內細胞的生長，等等。當今生物流體力學主要研究人體的生理流動，尤其是循環系統和呼吸系統里的流體動力學問題。在生物流體力學研究中氣體和液體的相互作用是研究很重要的一個方面。其基本概念是：氣體與液體一樣具有粘滯性，，當氣體流經液體表面時就會對液體表面產生一個同向牽拉的力，氣流的流速越快在相同時間里對液體因牽拉造成的移位越大。這是流體力學最基本的概念之一?；谝陨细拍罴氨乔粴饬鞯奶攸c我們完全可把鼻腔看作一個日夜不停工作的泵，這個泵不停的將中鼻甲以上區域的分泌物不斷向前輸送，至前端后因重力及氣流雙重作用由中隔前端及鼻腔外側壁流至下鼻道。而下鼻道的氣流不停的將分泌物輸送至后鼻孔，最后匯至懸雍垂。再隨每次吞咽動作清除?；蛟S鼻腔氣流泵才是鼻腔分泌物清除的主要動力來源。當然這需要大量實驗研究證實。2.嗅區氣流在呼氣時增大氣體流量可以完全的清除吸氣時存留在嗅區的嗅分子，以迎接下一次吸氣時嗅分子的進入，從而提高嗅覺分辨能力。生活中當我們仔細分辨一種氣味時，常常不自覺會用短促的吸氣來提高嗅覺。傳統理論認為這是在加大鼻域對氣流的影響以使更多的氣流到達嗅區。在這個理論中忽略了一件事，那就是在一連串的吸氣中間沒有呼氣動作。如果吸氣與呼氣交替進行，不管再急促的呼吸也不會提高嗅覺分辨能力。而且我們分辨完一個氣味后如果想再分辨另一種氣味時，人們往往會用鼻腔用力呼氣以清除嗅區殘余氣體。

如果能夠證實以上觀點在我們研究嗅覺障礙時就應該考慮到嗅分子清除環節有無障礙。我們知道單一嗅分子的長時間刺激會產生嗅神經疲勞現象。入芝蘭之室久而不聞其香就是這個道理。只有在嗅區嗅分子不斷更新的時候我們的嗅覺才是最敏銳的?；蛟S鼻腔主體氣流的作用還遠不止這些。二、鉤突在鼻腔流體力學中的作用：首先我們來看一個自然現象。在敦煌市的沙漠中有一塊綠洲叫“月牙泉”，在月牙泉的迎風面有一個月牙形的沙丘叫鳴沙山。整個月牙泉及建在泉邊的建筑都在鳴沙山的凹面，也是背風面。這個景觀很奇特：1.沙漠中的沙丘都是在不斷移動的，為什么唯獨鳴沙山千百年絲毫未動呢？2.沙漠中的風沙為什么沒有把月牙泉填平？3.月牙泉邊建筑物上為什么沒有沙塵？4.每天到月牙泉游覽的人都會在鳴沙山的凹面滑沙，每滑一次都會把沙丘頂端的沙子大量帶至泉邊，經過一夜的風吹第二天鳴沙山又恢復先前的模樣。我做了一些簡易的機械模型實驗，基本可以證實以下幾點：（1）在月牙形沙丘的背風面中央區處于低氣壓，氣流經沙丘頂端后并向下后方流動，當碰到沙丘凹面后向兩側推擠，由沙丘兩側匯入主氣流。（2）月牙形沙丘凹面靠近月牙尖的位置由于接受了來自中間的氣流而始終處于一個側風向狀態，并且來自中央區域的風是螺旋狀的。日夜不停的固定風向是鳴沙山背風面存在強大的紊流區，正是這些紊流具有強大的清除沙塵的作用。我們所能在鼻內鏡下看到的鉤突形態不正是這種月牙形結構嗎？還有在鼻腔主氣流的研究中我們了解到鉤突區氣流在吸氣時流量遠大于呼氣時流量，這也像鳴沙山的固定風向一樣。按照以上的理論讓我們試著解釋鉤突的基本功能。暫且將這個理論叫做“月牙泉”理論。鉤突的基本功能：鉤突位于中鼻道的前端，其游離緣距中甲前端有0.3CM左右。在鼻腔主體氣流的研究中我們知道在吸氣時有一部分經中甲整流后進入中鼻道，且這部分氣流占比重較大，且這部分氣流流速快。氣流進入中道后首先經過鉤突，如果鉤突形態正常，月牙形鉤突的后方一定存在上述空氣動力學特點。而上頜竇、額竇、篩竇的開口均位于月牙凹面靠近兩個月牙尖的位置，換句話說它們都位于凹面清除功能最強的區域這樣我們就有理由相信以上這些鼻竇內分泌物及竇口分泌物的清除與氣流有關。其次鉤突的形態可能在發育期對鼻竇的發育產生影響。由此可知我們目前鼻內鏡手術切除鉤突是錯誤的或者說是得不償失的。即使是單純做保留鉤突的手術也是不合理的。在我們搞清楚什么形態的鉤突才有最強的清除功能時，我們針對鉤突要做的工作就絕不僅僅是保留了，而應該是如何對鉤突進行整形或再造。三、中甲在鼻腔流體力學中的作用：在鼻腔空氣流動的過程中不管是中甲、下甲還是上鼻甲都有一個主要的作用，那就是導流，其作用大概有兩種：（1）調整鼻腔氣流的方向（2）對鼻腔總氣流進行分配。（3）調節鼻腔阻力。（鼻阻力對肺泡直至支氣管、氣管分泌物的排出起重要作用。）中甲從形態上分成垂直和水平兩部分，前1/3骨板呈前后垂直狀，中1/3骨板向外橫過顱底到紙板，后1/3略水平向下走行。從內窺鏡下我們可以看到中甲前緣呈流線型將氣流導入中道，氣流進入中道后先是水平向后流動，經中甲中后段的導流作用向后下方流動，直達后鼻孔。而在呼氣時，中甲中后段又將流經該區域的氣流大部分導流至上鼻道，僅允許少量總道及中甲游離緣水平一下的氣流溢入中道。中甲導流的意義：1.將鼻腔吸氣時氣流總量的大部分限制于中甲根水平以下，參與構成鼻腔總泵。2.保證中道吸氣時氣流的穩定性，以提高鉤突區流體力學作用的效率。3.調整流至后鼻孔的氣流方向，避免鼻咽部的過度氣流沖擊。4.對呼氣時氣流進行分配，保證上鼻道氣流流量。并同時減少中道流量。參與構成鉤突后方“月牙泉”效應。四、篩泡作用：到目前為止對篩泡的作用理解不夠。認為篩泡僅對中道氣流流量起調節作用。膨脹過度的篩泡影響中道氣流量。在手術中我們經常會看到膨脹過度的篩泡前端與鉤突游離緣相接，這樣鉤突后方的“月牙泉”作用消失，同時篩、額及上頜竇內的氣流清除作用也消失。這或許是鼻竇引流不暢的主要作用，而不僅僅是機械的阻塞作用。同時過度膨脹篩泡的形成又與鉤突的形態還有篩竇開口的位置有直接關系。發育過程中鉤突的形態與篩竇口位置是由基因決定的，所以我們可以理解為有一部分人在出生時就已經決定了以后會患鼻竇炎。早期對鉤突區域的干預或許可以避免。五、下甲作用：就下甲的位置而言，下甲是首先接觸吸氣時進入鼻腔氣流的鼻甲。他流線型的前端對氣流進行了初步的整流及分配。引導一部分氣流進入下鼻道，同時使進入總道的氣流更加平穩，平穩的氣流是鉤突區流體力學作用發揮的重要前提。下甲后端是我們用后鼻鏡最容易看到的鼻腔結構，也是所有鼻腔結構中最靠近后鼻孔的結構。其作用不容忽視。①調整吸氣時進入后鼻孔的氣流方向及氣流平穩度，對構成咽鼓管圓枕區的流體力學作用創造條件。②與下甲前端及鼻腔其他結構一起發揮調節鼻阻力的作用。（下甲后端的調節作用最大）③參與呼氣時的氣流分配，減少呼氣時進入下鼻道的氣流量。從而參與構成鼻腔氣流總泵。由此可見下甲后端的作用很大，而我們在手術中往往對其處理不夠慎重?；蛘卟挥杼幚?，或者干預過度。這都會對整個鼻腔產生非常大的影響。六、

上鼻甲作用：上鼻甲位置隱蔽，在氣流模型中對上鼻甲的認識較少。上鼻甲對氣流有導流作用，同時對上鼻道氣流量有調節作用。上鼻甲與蝶竇的流體力學關系不清除。盡管這樣，我們知道上鼻甲一定有其非常重要的作用?；蛟S它的作用更多的來自于其表面的神經分布。換句話說它可能是一個鼻腔結構自我調整的指揮中樞。分布在其表面的感受器感知氣流變化后調整鼻腔各部位粘膜及骨骼，使其充血腫脹或增生。以改變整個鼻腔的流體力學作用。例如手術或其他原因造成中甲缺失后我們會發現在中甲位置相對的中隔表面會逐漸粘膜增厚，最終形成一個外形酷似中甲的突起，我們叫它中隔中甲。那么形成中隔中隔中甲的原動力在哪兒呢？或者說是什么讓這一區域粘膜知道需要增生以改變氣流呢？是流經該區域的氣流對中隔粘膜的直接作用還是氣壓的作用呢？讓我們來設想一下，去掉中甲以后氣流改變最大的區域是哪兒呢？應該是上鼻道。特別是在吸氣時。這樣我們可以推想在中甲根部以上區域有一個指揮構建整個鼻腔正常結構的“中樞”，這個“中樞”能感知氣流變化及氣壓變化，同時感知化學變化，從而對鼻腔結構進行一定范圍內的調整。比如使部分粘膜充血腫大，使部分粘膜或骨架增生等。對于正常人這種調節非常重要，這是眾所周知的。但是不管是什么原因導致這種調節超過了一定的限度，就將會進入一個惡性循環。我們把進入惡性循環的這個點叫扳機點。例如：我們在臨床上看到很多鼻中隔偏曲的病人鼻竇炎往往首發于偏曲凹面側，原因何在？讓我們用扳機點原理試著解釋。鼻中隔的偏曲造成中隔遠離凹面側中甲，其直接作用是進入上鼻道的氣流量增加，同時這一側鼻腔氣壓變化很大。中甲以上區域粘膜感知變化后對鼻腔進行調整，首先使中甲粘膜充血腫脹，以阻擋進入上鼻道的過多的氣流，其次使下甲增生以陶征鼻腔阻力及鼻腔氣體總流量。中甲的充血腫脹雖然改變了鼻腔的總體氣流分布，但同時也改變了中道氣流，特別是鉤突區氣流，使鉤突區流體力學作用減弱，為獲得更好的流體力學作用鉤突粘膜腫脹以獲得與鼻腔外側壁更大的角度。但是這一系列調整在一定范圍內的確可以起作用，但是如果中隔偏曲超過一定限度時中甲及鉤突會過度腫脹，過度腫脹的中甲和鉤突會嚴重影響中道的氣流，同時會對各個鼻竇產生機械阻塞作用，從而導致鼻竇炎發生。這就進入了惡性循環。在炎癥刺激下中甲、鉤突以及竇口的粘膜會進一步腫脹，最終發展成息肉。（當然其中還有各種化學成分的作用）由此看來扳機點不容忽視。上面對鼻腔結構在鼻腔流體力學中的作用做了一個大概的描述。我們需要大量的數據來證實和量化上面的描述，我們要知道每個結構的正常變化范圍，并且量化它，這樣才能對臨床工作起到指導作用。也就是說我們應該找到每個結構的扳機點，從而在手術中