為什麼鼻子只有一邊塞住?
― 左右兩側的鼻子,每隔幾小時就會輪流休息
明明沒有感冒,卻發現只有一邊鼻子塞住。過一陣子,換成另一邊塞住了。其實這並不是身體出了問題。這是許多人的鼻子裡,此刻也正在進行的「左右輪班」。而且,通道只要稍微變窄一點,空氣流量就會驚人地減少。
晚上鑽進被窩側躺。過一陣子,靠下方的那側鼻子開始塞住。
翻身換邊之後,剛才塞住的那側突然暢通,這次換成另一側塞住了。
即使是白天,用手指按住一邊鼻孔呼吸,也常常會發現左右兩側的通暢程度明顯不同。鼻子裡到底發生了什麼事呢?
原因只有兩個
鼻腔內側的壁上,有像海綿一樣會儲血腫脹的黏膜。身體會讓左右兩側輪流腫脹和消腫。
管內空氣的流量,與粗細(半徑)的「4次方」成正比。半徑只要變窄2成,流量就會降到約4成。這就是為什麼會感覺「塞住了」。
也就是說,當一邊鼻子塞住時,通道並不是完全堵死。即使只是稍微變窄,由於流體的法則,也會讓人感覺「幾乎不通」。讓我們依序來看看。
鼻腔裡有一個會腫脹的「氣墊」
鼻孔深處,左右各自是一條細長的通道。通道外側的壁上,伸出像皺褶般的突起。這個皺褶表面黏膜的下方,有細密的血管網可以儲血。血液積存時黏膜會腫脹,血液排出時則會消腫。
決定這種儲血程度的,是無法憑自己意志控制的神經(自律神經)。在許多人身上,左右兩側會一側腫脹時、另一側消腫。經過數小時後,角色就會互換。這稱為「鼻週期(nasal cycle)」。據報告,約七成成人可觀察到這種現象,週期因人而異,大約在2~7小時之間。
請看圖1。左右兩側的通暢程度,會像翹翹板一樣交替升降。然而,據稱左右加總的通暢程度,大致維持恆定。當一側在休息時,另一側會多承擔一些工作。因此平常整體鼻子並不太會感到呼吸困難。
為什麼「只是稍微腫脹」,鼻子就會這麼塞?
這裡發揮作用的,是空氣或水流經細管時的特性。在管壁附近,空氣會被壁面拖住而幾乎無法前進。能夠快速流動的,只有遠離管壁的中央部分。
管道變細時,「通道截面積減少」的效應與「被壁面拖住的比例增加」的效應會疊加。結果流量會與半徑的4次方成正比地減少。半徑變為0.8倍時,流量是0.8自乘4次,約為0.41倍。若粗細減半,流量就只剩十六分之一。
試著移動圖2的滑桿看看。只要把塞住那側的通道稍微調窄,就能看到大部分空氣都轉往另一側流動。鼻腔通道原本就只有數毫米寬的狹窄縫隙,所以黏膜只要稍微腫脹,這種效應就會明顯放大。
據報告,側躺之後數分鐘到十幾分鐘內,靠下方那側的鼻子就容易塞住。一般認為,這是因為神經感知到身體側面受到壓迫,使下方黏膜腫脹、上方黏膜消腫。每次翻身左右就會互換,原因正是如此。
左右輪流塞住是正常現象。但如果連續好幾週都只有同一側塞住,或只有單側持續流出帶血、變色的鼻水,有可能是鼻腔結構異常或腫瘤造成的。幼童有時則是誤塞玩具等異物所致。另外,用來收縮血管的市售鼻噴劑,若長期使用,據說反而可能導致鼻塞持續。請遵守說明書上標示的使用期限。
總結
只有一邊鼻子塞住,是鼻腔深處黏膜左右輪流腫脹所造成的「鼻週期」,是許多人每天都會發生的正常生理現象。左右加總的通暢程度大致維持恆定。而且因為空氣流量與通道粗細的4次方成正比,黏膜只要稍微腫脹,該側就會因流量大減而讓人感覺「塞住了」。
鼻子是左右輪流工作的。
粗細只要減少2成,空氣就減少6成。
流經細管的物質的特性,在身體其他部位也同樣發揮作用。腿部血液回流到心臟的機制,請見〈為什麼久站會讓腳浮腫?〉;決定能憋氣多久的關鍵因素,請見〈為什麼憋氣連1分鐘都撐不住?〉。
- 將冰涼的手持鏡或湯匙背面,水平貼近鼻孔正下方。
- 閉上嘴巴,用鼻子正常吐氣。鏡面上會出現左右兩個霧氣,比較它們的大小。較大的一側,就是目前比較通暢的一側。
- 每隔2~3小時重複同樣的步驟,記錄哪一側較大。側躺10分鐘左右後再試一次,應該會發現靠下方那側的霧氣變小了。
用鏡面霧氣比較鼻腔通暢程度的方法,自古以來也常被用於診察,是一種簡便的確認方式。有些人的週期不明顯,但這也屬於個體差異的範圍。
想了解更多 ― 術語、公式與教科書的關聯從國中理科到大學專業科目,明確標示各段落的程度
- 國中國中理科會學到的範圍
- 高中高中「物理」「生物」會學到的範圍
- 高中+高中進階內容,或教科書專欄介紹的內容
- 大學高中不會教、屬於大學專業科目(流體力學、生理學、耳鼻喉科學)的內容
- 研究中連大學也不會當作「定論」教授,是研究人員目前仍在調查中的內容
國中術語:這個現象是有名稱的
- 鼻週期(nasal cycle):左右鼻腔黏膜,每隔數小時交替腫脹與消腫的現象。
- 鼻甲:從鼻腔通道外側壁伸出、呈皺褶狀的突起。表面黏膜下方有儲血腫脹用的血管網。
- 自律神經:與意志無關、負責調節身體機能的神經。在鼻腔中,分別獨立調節左右黏膜的儲血量。
國中高中用公式確認:粗細8成的鼻子,空氣能流過多少?
空氣或水緩慢(平順地)流經細管時的流量,可以用下面的公式表示。鼻腔內實際的流動更為複雜,這裡僅作為「粗細影響程度」的參考估算。
| 以符號表示 | Q = π × r⁴ × ΔP ÷ ( 8 × μ × L ) |
| 以文字表示 | 每秒流量 = 圓周率 × 半徑的4次方 × 推動的壓力差 ÷ ( 8 × 空氣的黏滯度 × 管長 ) |
| 公式的由來 | 由「管道入口與出口的壓力差所產生的推力」與「被管壁拖住的黏滯阻力」相互平衡的條件推導而來(哈根-帕肅葉方程式)。左右鼻腔在喉嚨深處匯合,推動的壓力差左右相同。因此左右流量之比,等於半徑之比的4次方。 |
| Q | 每秒流過的空氣量(單位為立方公尺每秒) |
| r | 通道半徑(單位為公尺) |
| ΔP | 鼻孔入口與喉嚨深處之間的壓力差(單位為帕斯卡) |
| μ | 空氣的黏滯度(黏度,單位為帕斯卡秒) |
| L | 通道長度(單位為公尺) |
| 暢通側的半徑(基準) | 1 |
| 阻塞側的半徑(假設) | 暢通側的0.8倍 |
| 推動壓力差、黏滯度、長度 | 左右相同 |
| 半徑的平方 | 0.8 × 0.8 = 0.64 |
| 半徑的4次方(=流量比) | 0.64 × 0.64 ≒ 0.41 |
| 左右加總的流量(以暢通側為1) | 1 + 0.41 = 1.41 |
| 流向阻塞側的比例 | 0.41 ÷ 1.41 ≒ 0.29 |
| 比較看看:半徑減半時,平方為 | 0.5 × 0.5 = 0.25 |
| 其4次方(流量比) | 0.25 × 0.25 ≒ 0.063 |
粗細只要變窄2成,該側流量就會降到約4成,整體只剩約3成能通過。若粗細減半,則僅剩約十六分之一。圖2滑桿看到的比例,正是用同一個公式繪製出來的。
高中高中+具黏滯性的流體,以及身體的調節機制
高中流體具有黏滯性(黏性),接觸管壁的部分會靜止,愈靠近中心流速愈快。高中生物中會學到,與意志無關運作的自律神經,分為交感神經與副交感神經兩種系統。鼻腔黏膜的血管,一般認為主要在交感神經作用增強時收縮,使黏膜消腫、通道變暢通。
高中+哈根-帕肅葉方程式中,流量之所以與半徑的4次方成正比,是因為截面積(半徑的平方)與中央流速(同樣與半徑的平方成正比)兩者都受粗細影響。血管只要稍微收縮,血流就會大幅改變,也是同樣的道理。
大學鼻腔阻力與流動種類
鼻腔內實際的空氣流動,並非理想圓管中的層流。通道呈扁平縫隙狀,依呼吸強度不同,流動可能開始變得紊亂。判斷流動是規則還是紊亂的指標,使用雷諾數。臨床上會透過鼻阻力測定(鼻腔通氣度檢查),根據左右兩側的壓力差與流量,求出鼻腔阻力。據稱鼻腔阻力約佔整體呼吸道阻力的一半。黏膜下的血管網稱為容量血管,一般認為左右交感神經緊張度的差異,正是鼻週期的成因。
📖 公式推導與更深入的內容:哈根-帕肅葉流(日文維基百科) / 鼻甲(日文維基百科)
研究中目前尚未完全明朗的事
- 為什麼需要輪流交替? 有力的說法是,休息中的那側黏膜,可以恢復其加濕與排出異物的功能,但尚未有定論。
- 是否擴展了嗅覺的感知範圍? 有實驗結果顯示,左右流速不同時,容易溶解與不易溶解的氣味分子,分別容易被不同側的鼻子感知到。
- 決定週期的「時鐘」在哪裡? 大腦哪個部位負責下達左右切換的指令、又與睡眠中的週期有何關聯,目前仍在調查中。
也就是說,本文的內容也是「目前已知範圍內的解釋」。鼻週期雖然在百餘年前就已被發現,但其作用至今仍在討論之中。
與教科書的關聯(依程度分類)
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文段落 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科二年級「動物身體的構造與功能(呼吸)」 | 從鼻子到肺的空氣通道 |
| 高中 | 生物「自律神經系統」 | 左右獨立調節黏膜儲血程度的機制 |
| 高中+ | 物理(進階)「黏性與流動」 | 流量與半徑4次方成正比的原因 |
| 大學 | 流體力學・生理學・耳鼻喉科學 | 哈根-帕肅葉方程式、雷諾數、鼻腔通氣度檢查 |
| 研究中 | 嗅覺・自律神經研究 | 輪替的意義、決定週期的機制 |
| ― | 與生活的關聯 | 翻身與鼻塞、鼻噴劑過度使用、就醫時機 |
- Kayser, R. (1895) Die exakte Messung der Luftdurchgängigkeit der Nase. Archiv für Laryngologie und Rhinologie, 3.(被視為鼻週期最早的紀錄論文)
- Hasegawa, M., Kern, E. B. (1977) The human nasal cycle. Mayo Clinic Proceedings, 52.
- Eccles, R. (1996) A role for the nasal cycle in respiratory defence. European Respiratory Journal, 9.
- Sobel, N. et al. (1999) The world smells different to each nostril. Nature, 402.
- 英文維基百科「鼻週期」條目
※本文為一般大眾取向的科普解說。文中數值僅為幫助理解原理的參考概算。若鼻塞長期持續,或持續出現單側症狀等令人在意的情形,請諮詢醫師(耳鼻喉科)。