Математична модель допомогла розчути схлопування бульбашок у хрусті суглобів

Дослідники побудували математичну модель, що описує динаміку бульбашок газу в суглобовій рідині, і показали, що отримані за її допомогою акустичні параметри добре відповідають реальному звуку кришту суглобів. Ці висновки, опубліковані в журналі, знову зробили схлопування бульбашок провідною гіпотезою, що пояснює феномен клацання в суглобах пальців під час їх розтягування.

Розслаблення п'ятистно-фалангового суглоба нерідко супроводжується характерним клацанням. Судячи з усього, цей звук пов'язаний з наявністю розчиненого газу в синовіальній рідині суглоба - рідкому прошарку між поверхнями кісток, яка не дає їм тертися один об одного. Причини хрусту в суглобах обговорюються в науковій літературі вже більше 60 років, тим не менш, вчені поки не дійшли згоди з цього приводу.

Основна гіпотеза передбачає, що клацання виникає через схлопування бульбашок газу в момент розтягування суглоба. Проте існує альтернативне пояснення, згідно з яким звук супроводжує освіту бульбашки. На користь другої гіпотези говорить робота 2015 року, в якій вчені за допомогою відео-магніто-резонансної томографії простежили за процесами в суглобовій сумці і повідомили, що поява порожнини безпосередньо передує клацанню.

У новій роботі дослідник зі Стенфордського університету з колегою з Політехнічного інституту у Франції поставили під сумнів альтернативну гіпотезу хруста в суглобах, пояснивши, що тимчасового дозволу томографії недостатньо, щоб простежити за динамікою освіти і схлопування бульбашок. Крім того, вчені заявили, що утворення бульбашок не повинно супроводжуватися таким гучним звуком.

Навпаки, дослідники показали, що теорія схлопування краще пояснює феномен хруста в суглобах, оскільки відповідає експериментальним даним - іншими словами, цей процес теоретично може супроводжуватися досить гучним клацанням.

Для того щоб це довести, вчені побудували математичну модель, що описує процес схлопування бульбашок у синовіальній рідині при зміні тиску в спрощеному почесному суглобі. Отримані за допомогою моделі теоретичні акустичні параметри - гучність і частота клацання - добре відповідали експериментально отриманим даним, які вчені взяли з літератури, а також записали самостійно.

Дослідники зазначають, що успішне застосування їх відносно простої моделі дозволить поставити крапку в суперечці про причину хрусту в суглобах, і для цього збираються промоделювати динаміку утворення бульбашок.

Вчені сперечаються не тільки про причини хруста в суглобах, а й про те, чи призводить звичка криштіти пальцями до артриту. Щоб довести відсутність зв'язку з артритом, доктор Дональд Унгер (Donald Unger) протягом 60 років щодня криштіл пальцями на лівій кисті, а праву залишив як контроль. За цю роботу, що доводить нешкідливість клацання в суглобах (для конкретної людини) вчений у 2009 році був удостоєний Шнобелівської премії з медицини.