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让吞咽更加安全

来源:环球科学
对有吞咽困难的人士而言,用餐时间可能是痛苦的,甚至是危险的。

我们大多数人坐下来吃饭时都不会担心噎住——除非一叉子的意大利面向下走错了路(堵塞咽喉部或卡在食道的第一狭窄处,甚至误入气管)。但对于那些难以吞咽(吞咽困难症)的人来说,用餐成了威胁生命的事件。英国萨里大学(the University of Surrey)的Marco Ramaioli希望能通过研究吞咽的物理运动和利用他的发现设计出特制的饮品、食物和药物来解决这一问题。在1月初于英国格洛斯特郡举行的食品制造物理会议上Ramaioli分享了一些他团队最近的发现。
Ramaioli说:“用餐是一项重要的社会活动也是愉悦的一种丰富来源,但当人们失去进食的能力时,食物反而变成了一种巨大焦虑来源。”研究表明,吞咽困难在老年人中极其普遍,50岁以上的人中有22%受其影响。这种症状轻则可以引起胃灼热,重则会导致吸入性肺炎——吸入食物后引起肺部感染。那些不能安全进食的人可能会停止外出晚宴,退出与食物相关的社会活动,Ramaioli说,这很快将导致与外界隔离。患者可能也会限制营养摄入,导致营养不良和脱水。
临床医生通常采取液化食物和稠化液体来帮助吞咽困难患者更容易和更安全地进食。但是,尽管这个方法有效,但是为患者找到正确的“食谱”可能要消耗大量的试验与试错。而且患者仍会感觉孤立,因为外出时没有办法准备食物。为了做出改进,Ramaioli相信医生和科学家需要更详细的理解为什么有些液体比其他液体更容易吞咽。
Ramaioli研究了口腔的吞咽过程——涉及嘴巴,舌头和喉咙的上部分肌肉。在咀嚼过程中,食物和唾液结合形成一个球。同时,舌头的运动触发了一系列的反射,将球从口腔的前部推送到后部,再推送进喉咙。为了研究这一过程,Ramaioli的团队与食品产业的研究人员合作设计并建造了一个由薄膜和卷筒构成的人类口腔与喉咙的模型。正如会议海报所描述的那样,这个“口腔”模型通过卷筒的转动来模拟舌头与喉咙肌肉的波浪般收缩,将食物推进食道。薄膜提供了一个柔软表面来模拟上腭并暂存食物。
Ramaioli和同事们使用的“口腔模型”的照片。通过转动滚轮模拟舌头和喉咙肌肉的波浪状收缩,将食物(红色)推进食道。覆在模型口内表面的薄膜模拟口腔中的软表面。

通过这种设置,研究小组可以向固体食物中添加液体,并监测液体特性带来的影响,如对粘度,吞咽的速度和容易程度的影响。他们还可以确定吞咽后是否有任何液体留在喉咙中。这些信息是有用的,因为这一层薄薄的液体“涂层”可以通过它释放出的香味来促进一次愉快的饮食体验。但是,如果“涂层”较厚,可能会在气道打开时被吸入肺部,这是危险的。
在首个在体外研究固体物质摄入的一组实验中,研究小组研究了固定体积但形状不同的塑料药片是如何被吞咽的。每片药片都悬浮在甘油或橙汁中,用勺子舀入口腔模型,然后被膜和卷筒吞咽。研究人员发现,口腔模型吞咽加长药片(长圆柱形圆末端)的速度比球形或圆盘形药片快20%。Ramaioli说,与体积相同的球体或圆盘相比,细长物体更容易被吞咽,由于它们的横截面积较小,它们很容易顺着周围液体一起流动。他希望这样的实验能说服制造商采用更容易吞咽的药丸形状,使病人更容易服用药物。
吞咽大量的小药片,而不是一片大药片,也可以减轻摄入负担。Ramaioli及其同事通过将微米大小的纤维素颗粒悬浮在水或稠化液体中,发现当液体流动时其粘度会减小,这种特性被称为剪切稀化,发现于黄原胶中。正如他们预期的那样,研究人员发现含有大颗粒的悬浮液比含有小颗粒的悬浮液更难被口腔模型摄入。但他们表明,通过将液体调整得更黏稠或更完全地剪切稀化,他们可以减少大颗粒沿着咽喉流动的困难。此外,对人类的实验表明,较厚的液体掩盖了药片的存在,使得药片更容易被吞咽。然而,较稠的液体有一个缺点:它们更容易在喉咙上留下残留物。
到现在为止,优化给药一直是Ramaioli团队主要的实验重点。但他说,他们的研究结果也有助于为吞咽困难患者设计食物和饮料,这是他的研究的最终目标。例如,他想象发明了一种食物,在食用时,食物会分解成小块,形成可以安全吞咽的颗粒悬浮液。他说:“我想真正了解如何创造出能够适应不同消费者的不同食品饮料需求,同时保持饮食的社交功能。”

作者:Katherine Wright
翻译:王麟涛
引进来源:American Physical Society
引进链接:https://physics.aps.org/articles/v12/11

本文来自:环球科学
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