docFULL TEXT - Polski Przegląd Otorynolaryngologiczny
download 
Reklamacja Transkrypt
FULL TEXT - Polski Przegląd Otorynolaryngologiczny
58 Przegląd badań ruchomości układu przewodzącego dźwięk w uchu środkowym za pomocą laserowej wibrometrii dopplerowskiej Sound conduction system measurements in the middle ear using Laser Doppler Vibrometry – review of the literature Jacek Sokołowski, Kazimierz Niemczyk Pol. Przegląd Otorynolaryngol 2012; 1 (1): 58-64 SUMMARY Introduction: The authors present the results of the work published between 1980–2011 affecting various aspects of sound conduction system measurements in the middle ear performed using Laser Doppler Vibrometry. Aim: The aim of this study was to analyze the methodology and results of measurements: the tympanic membrane, the ossicular chain, and its reconstruction, the round window in the published medical literature and their comparison with the results of experiments performed at Department of Otolaryngology, Medical University of Warsaw. Method and materials: In the study were analyzed results of 30 publications related to the conductivity measurement in the middle ear using a Laser Doppler Vibrometry. In 20 of these research are described experiments on harvested human temporal bones, 10 – in vivo. The acoustic conductivity of the middle ear elements were measured on the eardrum, anterior and posterior branch of the stapes, incudo-stapedial joint, round window, different types of ossicular chain prosthetic. In each experiment, was used Laser Doppler Vibrometer. Results: In most of publications authors have focused on determining the correct methodology of the study. In theoretical and experimental considerations, the authors showed that the results of measurements performed on fresh-frozen preparations of temporal bones are closest to the results obtained in vivo. Chien showed no significance influence of the laser beam angle on measurement in cases with approach with antromastoidectomy and posterior tympanotomy. Whittemore has proved that does not need to use a reflective element on the measuring point during surgery. In Asai, Heiland, Chien publications, authors noticed the biggest velocity of the back branch of the stapes at 1000 Hz, which was confirmed in research of the Department of Otolaryngology. Velocity of the tympanic membrane umbo differed considerably between publications. Conclusion: Laser Doppler Vibrometry still needs to be clarified. Published results of measurements are often difficult to compare because of the lack standardization of experimental conditions. Changing the angle of the laser beam should not change significantly velocity amplitude obtained intraoperatively. For adequate sensitivity of a response, it is necessary to use reflective element. Anterior and posterior branch of the stapes, round window membrane are available for laser Doppler Vibrometry during surgery. Most preferred position of a measurement is posterior branch of the stapes. Reconstruction of ossicular chain changes the characteristics of the middle ear conduction system. These observations provide a starting point to develop an optimal procedure for air-bone gap closure. Based on the results of our research has been developed algorithm of intraoperative ossiculoplasty modification depending on the results of Laser Doppler Vibrometry measurements. ©by Polskie Towarzystwo Otorynolaryngologów – Chirurgów Głowy i Szyi Otrzymano/Received: 20.12.11 Zaakceptowano do druku/Accepted: 11.01.12 Katedra i Klinika Otolaryngologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego Kierownik: prof. dr hab. med. Kazimierz Niemczyk Wkład pracy autorów/Authors contribution: Wg kolejności Konflikt interesu/Conflicts of interest: Autorzy pracy nie zgłaszają konfliktu interesów. Adres do korespondencji/ Address for correspondence: imię i nazwisko: Jacek Sokołowski adres pocztowy: Klinika Otolaryngologii WUM, ul. Banacha 1a 02-097 Warszawa tel. 22 599 25 06 fax 22 599 25 23 e-mail [email protected] Hasła indeksowe: tympanoplastyka typu zamkniętego, ruchomość łańcucha kosteczek słuchowych Key words: Laser Doppler Vibrometer, tympanoplasty, ossicular chain mobility P o l s k i P r z e g l ą d O t o r y n o l a r y n g o l o g i c z n y t o m 1, n r 1, s t y c z e ń - m a r z e c 2 0 12 59 Wstęp Poprawność rekonstrukcji błony bębenkowej i łańcucha kosteczek słuchowych jest oceniana śródoperacyjnie przez chirurga metodą wizualno-dotykową. Sposób ten bazuje na obserwacji ruchomości poruszanych elementów układu przewodzącego dźwięk w uchu środkowym. Rekonstrukcja zależy od doświadczenia operatora i pozwala na zamknięcie rezerwy ślimakowej na poziomie ok. 20 dB [1]. Daje to teoretyczne przesłanki do podjęcia próby optymalizacji ossikuloplastyki. W związku z tym rodzi się potrzeba stworzenia obiektywnej metody śródoperacyjnego pomiaru zamknięcia rezerwy ślimakowej, która byłaby czulsza od metody wizualno-dotykowej i nie wymagałaby współpracy pacjenta. Jest to istotny warunek wstępny osiągnięcia najlepszej pozabiegowej poprawy słuchu. Historia początku pomiarów przewodności akustycznej przeprowadzanych na uchu środkowym dotyczy wieku XX i jest wynikiem rozwoju myśli technicznej. Georg Békésy [2] w 1936 roku opisał ruch strzemiączka jako obrotowy wzdłuż osi przechodzącej przez tylną część płytki strzemiączka z największym wychyleniem w części przedniej. Ta obserwacja była zgodna z anatomią więzadła pierścieniowatego, które jest szersze i cieńsze z przodu płytki. Węgierski noblista, używając włosa ludzkiego, zmierzył ruchomość strzemiączka podczas pobudzania in vitro łańcucha kosteczek słuchowych falą akustyczną o dużym natężeniu. W tym samym czasie Kirikae [3] zauważył, że ruch strzemiączka jest kombinacją ruchu tłocznego i zawiasowego. Békésy i Kirkae używali do pomiarów preparatów kości skroniowej z usuniętym ślimakiem, co wpływało na powstawanie artefaktów podczas badania. Gundersen w 1971 r. zbadał ruchomość strzemiączka na preparatach z nietkniętym ślimakiem. Opisał ruch strzemiączka do 2 kHz jako tłoczny, a powyżej tej częstotliwości jako złożony o nieznanym wzorcu. W 1986 roku Vlaming i Feenstra po raz pierwszy spróbowali zmierzyć ruchomość łańcucha kosteczek słuchowych za pomocą metody laserowej wibrometrii dopplerowskiej (Laser Doppler Vibrometer; LDV). Stosując sygnał dźwiękowy o natężeniu 80 i 120 dB i zakresie częstotliwości 0,17–19 kHz, zmierzyli wychylenie płytki strzemiączka w części przedniej, tylnej oraz centralnej. We wnioskach pracy autorzy określili ruch płytki strzemiączka jako tłoczny. W 1987 roku Goode użył do pomiarów ruchomości łańcucha kosteczek słuchowych bezkontaktowej metody wideo. Pępek błony bębenkowej i wyrostek soczewkowaty kowadełka drgał jak tłok do 1 kHz, a na częstotliwościach wyższych dochodziła komponenta obrotowa. Pomiędzy 1,2 kHz i 2,2 kHz dominowała komponenta obrotowa wokół długiej osi strzemiączka. Różnorodność metod pomiarowych oraz niejednorodność sposobów przechowywania preparatów kości skroniowej utrudniają analizę oraz kliniczne zastoso- wanie uzyskanych wyników. Teoretyczna możliwość całkowitego zamknięcia rezerwy ślimakowej od kilkudziesięciu lat stała się celem licznych doświadczeń z użyciem zaawansowanej techniki pomiarowej. Do dnia dzisiejszego świat medyczny oczekuje na rozwiązanie tego problemu. Jedną z najbardziej obiecujących metod pomiarowych jest laserowa wibrometria dopplerowska. Z tego względu powstała potrzeba przeglądu piśmiennictwa medycznego ukierunkowanego na metodykę, zastosowanie w badaniach in vitro i in vivo laserowej wibrometrii dopplerowskiej. Z uwagi na fakt realizacji przez zespół Katedry i Kliniki Otolaryngologii WUM eksperymentalnych i klinicznych badań przewodności akustycznej w operacjach tympanoplastycznych przy użyciu laserowej wibrometrii dopplerowskiej możliwe okazało się również zestawienie otrzymanych wyników z danymi z literatury. Materiał i metoda W artykule poddano analizie wyniki 30 prac, które dotyczyły pomiaru przewodności akustycznej w uchu środkowym przy użyciu laserowej wibrometrii dopplerowskiej. W 20 z tych badań zostały opisane eksperymenty przeprowadzone na preparatach ludzkich kości skroniowych, w 10 w warunkach in vivo. Przewodność akustyczna elementów ucha środkowego została zmierzona na błonie bębenkowej, odnodze przedniej i tylnej strzemiączka, stawie kowadełkowo-strzemiączkowym, okienku okrągłym oraz różnych typach protez łańcucha kosteczek słuchowych. W każdym przypadku użyto do pomiarów laserowej wibrometrii dopplerowskiej. System laserowej wibrometrii dopplerowskiej Laserowy wibrometr dopplerowski składa się z mierzącej wychylenie głowicy lasera helowo-neonowego, wewnątrzprzewodowych słuchawek generujących drgania układu przewodzącego ucha środkowego, kontrolera i analizatora sprzężonego z wyposażonym w odpowiednie oprogramowanie komputerem. Promień laserowy w trakcie pomiaru skierowany jest na punkt pomiarowy, który odbija wiązkę światła. Prędkość punktu pomiarowego zgodnie z założeniami efektu Dopplera zmienia częstotliwość odbitej wiązki. Na wyjściu głowicy LCV jest wygenerowany analogowy sygnał elektryczny o napięciu proporcjonalnym do składowej prędkości mierzonej w osi promienia laserowego. Kodowana w ten sposób informacja jest przekazywana do kontrolera, w którym ulega filtracji (z reguły należy usunąć z sygnału odpowiedzi niskoczęstotliwościowe wynikające z szumów tła). Z kontrolera sygnał biegnie do analizatora, w którym jest przetwarzany do postaci cyfrowej dostarczanej do wyposażonego w odpowied- P o l s k i P r z e g l ą d O t o r y n o l a r y n g o l o g i c z n y t o m 1, n r 1, s t y c z e ń - m a r z e c 2 0 12 60 nie oprogramowanie komputera. Metodyka laserowej wibrometrii dopplerowskiej została szerzej omówiona we wcześniejszych artykułach. System LDV opisywany w poprzednich publikacjach jest podobny do zespołu urządzeń wykorzystanych w pracy zespołu Katedry i Kliniki Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. W eksperymentach medycznych zostały użyte głowice: OVF 302 [4, 5], OVF 350 [6], HLV 1000 [7–10], OF 501 [11], PSV 200 [12], których parametry techniczne są porównywalne z używaną w naszym doświadczeniu OFV 534. Według niektórych autorów, namierzanie punktu pomiarowego było łatwiejsze w badaniach z użyciem systemu pomiarowego sprzężonego z mikroskopem optycznym i wyposażonego w mikromanipulator [9, 13]. W naszych badaniach używaliśmy manualnej metody celowniczej wspomaganej obserwacją obrazu z wmontowanej w głowicę lasera kamery. Tak wypracowana technika pozwalała w przeciągu ok. 1–3 minut zlokalizować punkt pomiarowy i uzyskać wartość procentową odbicia wiązki promienia laserowego na poziomie powyżej 70%. W przeglądanej literaturze ruchomość mierzonego punktu była wyrażana najczęściej w jednostkach długości. Dlatego początkowo w naszym doświadczeniu został użyty do analizy dekoder przesunięcia DD-500 wbudowany w kontroler OFV 5000. Przy wartościach natężenia bodźca akustycznego poniżej 70 dB nie uzyskano widocznej odpowiedzi z mierzonego punktu. Użyty w tych samych warunkach dekoder prędkości VD-06 dawał dobrze widoczny obraz wartości prędkości ruchu punktu pomiarowego. Z tego względu ruchomość układu przewodzącego ucha środkowego została w pracy wyrażona w jednostkach prędkości (metrach na sekundę). Należy podkreślić, że prędkość mierzonego punktu jest wprost proporcjonalna do przesunięcia. W piśmiennictwie dotyczącym badań z użyciem laserowej wibrometrii dopplerowskiej w skład systemów pomiarowych wchodzi najczęściej kontroler: OFV 3000 [4] lub OVF 2500 [6] bez wyszczególnienia typów dekoderów prędkości i przesunięcia. Wyniki wyrażane w jednostkach długości były uzyskiwane podczas analizy off-line i dlatego nie mają zastosowania w warunkach śródoperacyjnych. Bodziec akustyczny w naszym doświadczeniu został wygenerowany przy użyciu słuchawek ER-2. W artykułach tematycznych do wytwarzania sygnału dźwiękowego zastosowano głośniki: ER-2 [4–6, 12–15], ER-4 [7, 8] i ER-6 [7, 8]. Do pomiaru ciśnienia akustycznego we wszystkich pracach użyto mikrofonu ER-7c. Do sterowania aparaturą badawczą oraz akwizycji i analizy on-line danych użyto zintegrowanego z analizatorem SCADAS oprogramowania LMS Test-Xpress. Pozwala ono na sprawne wykonanie transformacji Fourierowskiej sygnału z funkcji czasu do funkcji częstotliwości. Ograniczeniem aplikacji jest niewątpliwie brak możliwości uśredniania sygnału, a przez to redukcji stosunku sygnału do szumu i skutecznego ekstrahowania sygnału w warunkach progowych. We wcześniejszych publikacjach do akwizycji odpowiedzi i analizy śródoperacyjnej używano programów Vibsoft [5, 13], Tymptest [6, 15]. Do przetwarzania off-line cyfrowych danych uzyskanych w naszych doświadczeniach użyto aplikacji Excel z VBA. W oparciu o obserwacje śródoperacyjne zespół Kliniki stworzył algorytm uśredniania sygnału, a następnie kod VBA ekstrakcji odpowiedzi. Bodziec akustyczny stosowany w laserowej wibrometrii dopplerowskiej powinien być: powtarzalny, odpowiednio długi, tak aby można było go uśredniać, odpowiednio krótki, tak aby mógł być wykorzystany śródoperacyjnie, powinien też posiadać częstotliwość przydatną do oceny słuchu pacjenta i umożliwiającą porównanie z innymi badaniami audiologicznymi. W oparciu o podane kryteria można wydzielić wiele typów sygnałów akustycznych, co często utrudnia porównywanie prac. W pracy Heilanda z 1999 roku [4] użyto 48 czystych tonów z przedziału od 200 Hz do 10 000 Hz o natężeniu 90 dB SPL. Nishihara w 1994 roku [6] opublikował artykuł, w którym opisywał sygnał akustyczny składający się z 57 czystych tonów w zakresie 199–15 771 Hz o natężeniu dźwięku 90 Db. Zaletą tego typu bodźca jest stosunkowa łatwość ekstrakcji sygnału z szumu. Nie występuje zjawisko jednoczasowego „nakładania się” odpowiedzi na różnych częstotliwościach. W naszym doświadczeniu szerokość „okna” pomiarowego wynosi około 500 Hz, co przeszkodziłoby jednoczesnej ocenie odpowiedzi na użytych częstotliwościach 125 Hz, 250 Hz, 1000 Hz. Zastosowanie tego typu sygnału wymaga długiego czasu trwania badania. Dlatego przy braku możliwości automatycznej zmiany wartości częstotliwości bodźca tego typu sygnał ma większe zastosowanie w warunkach eksperymentalnych. Poza tym wykalkulowane wartości częstotliwości używane w eksperymencie Nishihary (199 Hz, 472 Hz, 1018 Hz, 2036 Hz, 4072 Hz, 8144 Hz) utrudniają bezpośrednie przełożenie wyników laserowej wibrometrii dopplerowskiej na wyniki audiometrii tonalnej. Innym typem stosowanego w literaturze sygnału dźwiękowego jest złożony bodziec akustyczny ze składowymi o częstotliwościach wykorzystywanych w audiometrii tonalnej umożliwiający jednoczesny pomiar wartości prędkości ruchu wszystkich współwystępujących odpowiedzi. Chien w 2009 roku [8] w badaniu in vivo zastosował bodziec akustyczny złożony z 9 składowych o częstotliwościach 300 Hz, 500 Hz, 700 Hz, 1000 Hz, 1500 Hz, 2000 Hz, 3000 Hz, 4000 Hz i 6000 Hz. Czas trwania procedury pomiarowej wynosił 10–15 minut. Obserwacje Chiena korelują z naszymi próbami śródoperacyjnego użycia laserowej wibrometrii dopplerowskiej z bodźcem złożonym o składowych 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 4000 Hz, 8000 Hz. Ze względu na trudności wynikające z występowania zjawiska „na- P o l s k i P r z e g l ą d O t o r y n o l a r y n g o l o g i c z n y t o m 1, n r 1, s t y c z e ń - m a r z e c 2 0 12 61 kładania się” odpowiedzi w naszej pracy zastosowaliśmy oddzielne bodźce akustyczne o częstotliwościach: 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 4000 Hz, 8000 Hz. Czas potrzebny do wykonania badania wynosił 30 minut. Wpływ przechowywania preparatu kości skroniowej na wyniki pomiarów Preparaty kości skroniowej są często używane w warunkach eksperymentalnych do oceny warunków anatomicznych i właściwości mechanicznych tego regionu [7]. W literaturze istnieją podzielone opinie dotyczące istotności różnic pomiędzy poszczególnymi sposobami przygotowania do pomiarów preparatów kości skroniowych oraz przydatności modelu in vitro w warunkach in vivo. W pracach Békésy’ego i Kirikae z lat 60. XX wieku zostały przeprowadzone pomiary ruchomości łańcucha kosteczek słuchowych na wysuszonych preparatach z usuniętym ślimakiem [2, 3]. Z uwagi na zakłócenia, które występowały podczas badań, kolejni naukowcy używali utrwalonych w formalinie kości skroniowych z nietkniętym uchem wewnętrznym [16, 17]. W 1987 roku, w trakcie doświadczeń z systemem pomiarowym wideo, Goode po raz pierwszy użył świeżo mrożonych preparatów kości skroniowej [18]. Wyniki tych badań znacznie poszerzyły zakres wiedzy o czynności ucha środkowego. Kontrowersyjnym zagadnieniem okazała się porównywalność rezultatów eksperymentalnych i klinicznych. Prace Rosowskiego z 1990 roku oraz Goode’a z 1993 i 1996 roku [19–21] dowodzą braku różnic statystycznych między pomiarami ruchomości pępka błony bębenkowej i impedancji in vitro i in vivo przeprowadzanych na świeżo mrożonych preparatach. Z drugiej strony w pojedynczych doniesieniach autorzy wykazali jednak różnice w ruchomości pobudzanego akustycznie strzemiączka śródoperacyjnie i w warunkach pracowni kości skroniowej. Huber w 2001 roku [22] opisywał względny, 2–3 krotny spadek amplitudy wartości prędkości ruchu odnogi tylnej strzemiączka mierzonej śródoperacyjnie na częstotliwościach poniżej 2000 Hz względem pomiarów in vitro. Różnice w poglądach dotyczące przydatności preparatów kości skroniowej w badaniu mechaniki ucha środkowego przyczyniły się do rozpoczęcia debaty na ten temat [23, 24]. Najważniejszymi z hipotez postawionych w wyniku tej dyskusji były koncepcje pośmiertnego spadku napięcia mięśni ucha środkowego, zmian przewodności akustycznej ślimaka lub różnic metodologicznych w przygotowaniu pomiarów. Należy podkreślić, że w większości badań przeprowadzanych in vitro w celu lepszego uwidocznienia punktów pomiarowych (np. strzemiączka, okienka okrągłego) oraz uzyskania stabilnego kąta padania promienia lasera usuwano sutkową część nerwu twarzowego, przecinano mięsień strzemiączkowy, usuwano prawie całą część kostną przewodu słuchowego zewnętrznego [2, 4, 6, 9, 15, 25]. Najczęściej w celu równoczesnego uzy- skania stosunkowo niezmienionych warunków w uchu środkowym (w tym nieuszkodzonej błony bębenkowej) pozostawiano 2 mm przyśrodkowego brzegu przewodu słuchowego zewnętrznego [2, 4, 6, 9, 13, 15, 25]. W niektórych doświadczeniach, w celu odtworzenia warunków zbliżonych do naturalnych, przewód był rekonstruowany cementem dentystycznym, całość zaś zamykano szklaną płytką [5, 6, 11]. Tak odtworzony przewód był ustawiany pod kątem prostopadłym do punktu pomiarowego (podstawa strzemiączka, błona okienka okrągłego). Wyniki uzyskane w ten sposób, niewątpliwie przydatne dla zrozumienia praw rządzących przewodnością akustyczną ucha środkowego, trudno było przełożyć na rezultaty uzyskane śródoperacyjnie. Chien i wsp. w 2006 roku [7] opublikowali niezwykle interesującą pracę porównującą eksperymentalnie klasyczny dostęp chirurgiczny z opisywanym poszerzonym dostępem (z usunięciem nerwu twarzowego i przewodu słuchowego zewnętrznego) oraz pomiarami przeprowadzonymi śródoperacyjnie. We wnioskach autorzy podają brak istotnego wpływu przecięcia ścięgna mięśnia strzemiączkowego na wartość prędkości ruchu odnogi tylnej strzemiączka (±2 dB). Usuniecie części sutkowej nerwu twarzowego zmieniało wynik pomiaru o ±6 dB, co nie było różnicą istotną statystycznie. Ta poresekcyjna zmienność może wynikać z usunięcia razem z fragmentem nerwu fałdów błony śluzowej przyłączonych do łańcucha kosteczek słuchowych. Jeżeli ograniczały one ruchomość łańcucha, dochodziło do zwiększenia wartości prędkości ruchu odnogi tylnej strzemiączka. W przypadku powstania mikro zwichnięcia w stawie podczas usuwania fałdów śluzówki może dojść do ograniczenia ruchomości łańcucha. Występujące w literaturze trudności porównawcze wynikają ponadto z różnych odstępów czasu między pobraniem a badaniem. Najczęściej wynosił on mniej niż 5 dni [4], 48 godzin [5, 6, 9, 13], 29 godzin [8], 24 godziny [7] oraz 10–25 godzin [11]. Preparaty kości skroniowej przechowywane były w roztworze 1:10 000 Tiomersalatu (C9H9HgNaO2S, sól sodowa kwasu 2-(etylortęcio)-tiobenzoesowego – substancja antybakteryjna) o temperaturze 5°C [4, 6, 9, 15], soli fizjologicznej o temperaturze 5°C [7, 8], soli fizjologicznej z dodatkiem 10% roztworu Betadine (jodowany powidon – substancja przeciwbakteryjna) o temperaturze 5°C [5, 11, 13] bądź mrożone w temperaturze -20°C [26]. W celu zapewnienia eksperymentalnych warunków pomiaru jak najbardziej zbliżonych do obserwowanych in vivo do badań wykorzystano preparaty kości skroniowej świeżo mrożonych pobranych w ciągu 24 godzin od zgonu i przechowywanych w 5% roztworze soli fizjologicznej o temperaturze 5°C. Z badania zostały wykluczone wszystkie preparaty kości skroniowych z uszkodzonymi strukturami ucha środkowego. W doświadczeniu wykorzystano stosowany w Klinice i Katedrze Otolaryngologii klasyczny dostęp chirur- P o l s k i P r z e g l ą d O t o r y n o l a r y n g o l o g i c z n y t o m 1, n r 1, s t y c z e ń - m a r z e c 2 0 12 62 giczny zamałżowinowy z antromastoidektomią i tympanotomią tylną. Nerw twarzowy, ścięgno mięśnia strzemiączkowego i przewód słuchowy zewnętrzny pozostały nienaruszone. Wpływ różnorodności badanych grup na wyniki badań in vivo Wykorzystanie laserowej wibrometrii dopplerowskiej w warunkach klinicznych zostało opisane kilkukrotnie w literaturze medycznej. Do przeprowadzanych doświadczeń zostali zakwalifikowani pacjenci zróżnicowani pod względem stanu układu słuchowego. W 2003 roku Whittemore [27] opisał doświadczenie porównujące wartość prędkości ruchu pępka błony bębenkowej u 56 pacjentów z prawidłową błoną bębenkową i 47 pacjentów z niedosłuchem odbiorczym. We wnioskach autor podawał brak istotnej statystycznie różnicy pomiędzy wartościami w wyodrębnionych grupach oraz różnic międzyusznych prędkości ruchu pępka błony bębenkowej. W 2004 Rosowski [10] opisywał pomiary wartości prędkości ruchu pępka błony bębenkowej za pomocą laserowej wibrometrii dopplerowskiej u 4 pacjentów z potwierdzoną badaniem tomografii komputerowej przetoką kanału półkolistego górnego. Amplituda wartości prędkości pępka błony bębenkowej u pacjentów z przetoką była o 0,9 odchylenia standardowego większa od normy wyznaczonej po przebadaniu 56 uszu bez zaburzeń słuchu. Interesujące porównanie wartości prędkości ruchu pępka błony bębenkowej u osób badanych bez niedosłuchu (n=45), z niedosłuchem odbiorczym (n=7) oraz niedosłuchem przewodzeniowym (n=27) przeprowadził w 2001 r. Huber [12]. Potwierdził on w swojej pracy brak istotności statystycznej mierzonych wartości pomiędzy grupą bez niedosłuchu i z niedosłuchem odbiorczym. Wartość prędkości ruchu pępka błony bębenkowej w preparacie kości skroniowej z usuniętym kowadełkiem okazała się być 3 razy większa w porównaniu z uchem niezmienionym. W 2009 roku Chien zbadał ruchomość łańcucha kosteczek słuchowych laserową wibrometrią dopplerowską u 14 pacjentów poddanych procedurze wszczepienia implantu ślimakowego [8]. Z sukcesem udało mu się zmierzyć wartość prędkości ruchu odnogi tylnej strzemiączka bez użycia elementu odblaskowego, korzystając z naturalnej zdolności do odbijania światła błony śluzowej ucha środkowego. Sól fizjologiczna stosowana podczas operacji i napływająca krew utrudniały pomiary, co jest zgodne z naszym doświadczeniem. W naszej pracy została wyselekcjonowana grupa 10 pacjentów poddanych operacji typu second look w rok po tympanoplastyce z powodu perlakowego zapalenia ucha środkowego. W pierwszym etapie u wszystkich pacjentów wykonano rekonstrukcję błony bębenkowej materiałem z powięzi mięśnia skroniowego oraz oczyszczenie ucha środkowego z perlaka. W trakcie procedury second look u wszystkich chorych została wykonana rekonstrukcja łańcucha kosteczek słuchowych metodą Malleus-Stapes Assembly. Struktura badanej w naszej pracy grupy pacjentów różni się od zbiorowości wyodrębnionych w doświadczeniach opisywanych przez innych autorów, co utrudnia porównywanie wyników. W literaturze tematycznej najczęstszymi punktami pomiarowymi służącymi do oceny przewodności akustycznej ucha środkowego są: odnoga tylna strzemiączka [4, 7, 8], staw kowadełkowo-strzemiączkowy [8], błona bębenkowa [27], błona okienka okrągłego [15] oraz płytka strzemiączka [26]. W początkowej fazie naszego badania wyznaczyliśmy potencjalne przydatne dla eksperymentu punkty pomiarowe: odnogę przednią i tylną strzemiączka, błonę okienka okrągłego, pępek błony bębenkowej oraz tylny kwadrant błony bębenkowej. Po zastosowaniu typowego dostępu chirurgicznego z antromastoidektomią i tympanotomią tylną wystarczająco uwidocznione zostały tylna odnoga strzemiączka i błona okienka okrągłego. Możliwe okazały się również pomiary pępka i tylnych kwadrantów błony bębenkowej. Wpływ kąta padania promienia lasera na wyniki pomiarów Ustalenie metodologii badań przewodności akustycznej laserową wibrometrią dopplerowską wymaga uwzględnienia wpływu zmiany wartości kąta padania lasera na punkt pomiarowy. Nieliczni autorzy podjęli się próby oceny tego wpływu. W 1999 roku Chien [7] zbadał istotność statystyczną różnic między wartością prędkości ruchu odnogi tylnej strzemiączka in vitro z wykonanym klasycznym dostępem chirurgicznym oraz w grupie z dostępem poszerzonym (z usuniętem nerwem twarzowym). Wartość kąta padania promienia laserowego wyznaczana była względem osi prostopadłej do podstawy strzemiączka i przechodzącej przez jej środek. W grupie z wykonanym klasycznym dostępem chirurgicznym wartość kąta padania promienia laserowego wynosiła 40°–60°, w dojściu poszerzonym 25–45%. Średnia różnica wartości prędkości ruchu odnogi tylnej strzemiączka uzyskanej w opisanych dostępach wynosiła ok. 3,5 dB dla częstotliwości poniżej 2000 Hz i była statystycznie istotna. Dla pozostałych częstotliwości była ona bez znaczenia. Wpływ elementu odblaskowego na wynik pomiarów Metoda laserowej wibrometrii dopplerowskiej wymaga uzyskania satysfakcjonującego odbicia padającego promienia. W 2003 roku Whittemore [27] opisał pomiar ruchomości pępka błony bębenkowej za pomocą laserowej wibrometrii dopplerowskiej bez elementu odblaskowego. U każdego z ok. 100 pacjentów uzyskał satysfakcjonujące odbicie promienia laserowego podczas pomiaru. Pozostali autorzy zazwyczaj używali w trakcie pomiarów elementu folii odblaskowej. W doświadczeniach przeprowadzanych przez zespół Kliniki Otolaryngologii P o l s k i P r z e g l ą d O t o r y n o l a r y n g o l o g i c z n y t o m 1, n r 1, s t y c z e ń - m a r z e c 2 0 12 63 Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, ze względu na trudności w uzyskaniu satysfakcjonującego odbicia promienia laserowego, we wszystkich przypadkach został użyty fragment folii odblaskowej. Wyniki pomiarów ruchomości strzemiączka W 1999 roku Asai [15] ocenił ruchomość odnogi tylnej strzemiączka w materiale 22 preparatów kości skroniowych. Największe wartości zostały zmierzone dla częstotliwości 1000 Hz. W tym samym czasie Heiland [4] oszacował ruchomość podstawy strzemiączka mierzonej w części przedniej, tylnej i centralnej. Do częstotliwości 1000 Hz badany ruch miał charakter tłoczny, między 1000 Hz a 2000 Hz tłoczny z komponentą zawiasową, powyżej 2000 Hz złożony. Największa amplituda prędkości została uzyskana na częstotliwości 1000 Hz. Chien w 2009 roku [8] opisał maksymalną wartość amplitudy ruchu odnogi tylnej strzemiączka przy częstotliwości 1000 Hz. W pracy Lorda z 2000 roku [26] wartość prędkości ruchu odnogi tylnej strzemiączka uzyskiwana in vitro osiągała maksymalną amplitudę na częstotliwości 1000 Hz. Nakajima w 2005 roku [28] ocenił wpływ ruchomości odnogi tylnej i pępka błony bębenkowej przed i po eksperymentalnej fiksacji łańcucha kosteczek słuchowych (n=15). Poniżej 600 Hz mierzona amplituda była proporcjonalna do częstotliwości. Po unieruchomieniu łańcucha kosteczek słuchowych (w okolicy głowy młoteczka, kowadełka) uzyskane wartości zmniejszyły się istotnie statystycznie w porównaniu z wynikami przedoperacyjnymi na niskich częstotliwościach. Unieruchomienie podstawy strzemiączka zmniejszyło istotnie statystycznie jego ruchomość na wszystkich badanych częstotliwościach o 40–60 dB. Maksymalna wartości prędkości ruchu odnogi tylnej strzemiączka uzyskana podczas pomiarów w części eksperymentalnej naszej pracy została osiągnięta na częstotliwości 1000 Hz i 2000 Hz. Wartości te potwierdzają wyniki podawane w literaturze [7, 11, 15, 29–31]. Wyniki pomiarów ruchomości okienka okrągłego Asai w artykule z 1999 roku [15] zbadał wpływ położenia protezy typu „długa kolumella” na ruch błony okienka okrągłego. Największe wartości zostały osiągnięty po założeniu protezki na środkową i przednią część okienka, co korelowało z wynikami wcześniejszej pracy Békésy’ego [2]. Powyżej 2000 Hz różnice mierzonej wartości pomiędzy przednią i środkową częścią płytki strzemiączka były istotne statystycznie, dochodząc do 7 dB. W tej samej publikacji [15] zmierzone przesunięcie błony okienka okrągłego wzrastało liniowo wraz ze wzrostem natężenia bodźca akustycznego w zakresie 50–110 dB. Poniżej częstotliwości 2000 Hz istniały międzyosobnicze różnice w wynikach dochodzące do 20 dB. Powyżej tej częstotliwości wartości różnic wzrastały. W doświadczeniu Katedry i Kliniki Otolaryngologii WUM pomiar wartości prędkości ruchu błony okien- ka okrągłego był możliwy do wykonania w każdym preparacie kości skroniowej. Maksymalna wartość prędkości ruchu błony okienka okrągłego uzyskana podczas pomiarów w części eksperymentalnej pracy została osiągnięta na częstotliwości 1000 Hz. Wyniki pomiarów ruchomości pępkabłony bębenkowej Whittemore w 2003 roku badał ruchomość pępka błony bębenkowej in vivo (56 pacjentów z normą słuchową, 47 z niedosłuchem odbiorczym) [27]. Uzyskane wartości poniżej 700 Hz były proporcjonalne do częstotliwości i posiadały stosunkowo niską amplitudę. W przedziale między 1000 Hz a 2000 Hz wystepowały wartości stałe, powyżej 3000 Hz zaś wzrastały. Z kolei w artykule Goode’a z 1996 roku maksymalna amplituda wartości prędkości ruchu pępka błony bębenkowej uzyskana in vivo na 95 prawidłowych błonach bębenkowych została osiągnięta na częstotliwości 1123 Hz, co odpowiada częstotliwości rezonacyjnej błony. Doświadczenia Kliniki Otolaryngologii WUM wykazały, że maksymalna wartość prędkości ruchu pępka błony bębenkowej uzyskana podczas pomiarów w części eksperymentalnej pracy została osiągnięta na częstotliwości 4000 Hz. Wnioski Metodyka laserowej wibrometrii dopplerowskiej wciąż wymaga doprecyzowania. Opublikowane do tej pory wyniki pomiarów bardzo często są trudno porównywalne ze względu na brak wystandaryzowania warunków doświadczalnych. Zmiana kąta padania wiązki laserowej nie powinna w warunkach śródoperacyjnych zmieniać istotnie wartości uzyskanej amplitudy prędkości. Dla zachowania odpowiedniej czułości odpowiedzi konieczne jest zastosowanie fragmentu folii odblaskowej. Odnoga tylna strzemiączka, odnoga przednia strzemiączka oraz błona okienka okrągłego są dostępne dla laserowej wibrometrii dopplerowskiej przy zastosowanym dostępie chirurgicznym. Najkorzystniejsze do tego celu położenie posiada odnoga tylna strzemiączka. Rekonstrukcja łańcucha kosteczek zmienia charakterystykę ruchomości układu przewodzącego ucha środkowego. Obserwacje te stanowią punkt wyjścia do opracowania procedury optymalnego zamknięcia rezerwy ślimakowej. W oparciu o wyniki własne stworzona została propozycja algorytmu śródoperacyjnej modyfikacji ossikuloplastyki w zależności od wyników pomiaru laserowej wibrometrii dopplerowskiej. P i ś mi e nnictwo 1. Grzegorz Janczewski i wsp. Otolaryngologia Praktyczna. Warszawa; Via Medica Vol. 2. 2005. 2. Békésy GV. Experiments in Hearing. Acoustical Society of Amer; 1960 repr 1989, s. 745. P o l s k i P r z e g l ą d O t o r y n o l a r y n g o l o g i c z n y t o m 1, n r 1, s t y c z e ń - m a r z e c 2 0 12 64 3. Kirikae I. The structure and function of the middle ear. Tokyo; University of Tokyo Press; 1960. 18. Gyo K, Aritomo H, Goode RL. Measurement of the ossicular vibration ratio in human temporal bones by use of a video 4. Heiland KE. i wsp. A human temporal bone study of stapes footplate movement. Am J Otol, 1999;20(1):81–6. measuring system. Acta Otolaryngol, 1987;103(1–2):87–95. 19. Rosowski JJ. i wsp. Cadaver middle ears as models for 5. Morris DP. i wsp. Optimum tension for partial ossicular replacement prosthesis reconstruction in the human middle ear. Laryngoscope, 2004;114(2):305–8. living ears: comparisons of middle ear input immittance. Ann Otol Rhinol Laryngol, 1990;99(5/1):403–12. 20. Goode RL. i wsp. Laser Doppler vibrometer (LDV) – a new 6. Nishihara S, Goode RL. Experimental study of the acoustic clinical tool for the otologist. Am J Otol, 1996;17(6):813–22. properties of incus replacement prostheses in a human 21. Goode RL, Ball G, Nishihara S. Measurement of umbo temporal bone model. Am J Otol, 1994;15(4):485–94. 7. Chien W. i wsp. The effect of methodological differences in the measurement of stapes motion in live and cadaver ears. Audiol Neurootol, 2006;11(3):183–97. human ears. Hear Res, 2009;249(1–2):54–61. air conduction and bone conduction stimulation. Hear Res, 2004;198(1–2):10–24. investigations of the effect of superior semicircular canal on hearing mechanisms. Otol Neurotol, 2004;25(3):323–32. tympanoplasty (stapes columella): I. Experimental studies. Otol Neurotol, 2003;24(2):176–85. analysis of complete three-dimensional kinematical data a diagnostic Research and Otology, 2004, s. 3–10. 26. Lord RM, Mills RP, Abel EW. An anatomically shaped incus prosthesis for reconstruction of the ossicular chain. Hear 12. Huber AM. i wsp. Evaluation of eardrum laser doppler as Midwinter Meet Assoc Res Otolaryngol, 2004. 25. Decraemer WF. Measurement, visualization and quantitative sets of human and cat middle ear. Middle Ear Mechanics in 11. Mehta RP. i wsp. Middle-ear mechanics of Type III interferometry Online, 2003;4:53–58. 24. Rosowski JJ, Ravicz ME, Goode RL, Are temporal bones useful models for human middle ear mechanics? Abstrakt. 10. Rosowski JJ. i wsp. Clinical, experimental, and theoretical dehiscence 23. Ruggero MA, Temchin AN, Middle-ear transmission in humans: wide-band, not frequency-tuned? Acoust Res Lett 9. Stenfelt S, Hato N, Goode RL. Round window membrane with applications. Am J Otol, 1993;14(3):247–51. 22. Huber A. i wsp. Intraoperative assessment of stapes movement. Ann Otol Rhinol Laryngol, 2001;110(1):31–5. 8. Chien W. i wsp. Measurements of stapes velocity in live motion vibration in human subjects – method and possible clinical tool. Laryngoscope, 2001;111(3):501–7. Res, 2000;145(1–2):141–8. 27. Whittemore KR, Jr. i wsp. A normative study of tympanic membrane motion in humans using a laser Doppler 13. Bance M. i wsp. Comparison of the mechanical performance vibrometer (LDV). Hear Res, 2004;187(1–2):85–104. of ossiculoplasty using a prosthetic malleus-to-stapes 28. Nakajima HH. i wsp. Experimental ossicular fixations and head with a tympanic membrane-to-stapes head assembly the middle ear’s response to sound: evidence for a flexible in a human cadaveric middle ear model. Otol Neurotol, 2004;25(6):903–9. ossicular chain. Hear Res, 2005;204(1–2):60–77. 29. Sokołowski J. i wsp. Metoda oceny ruchomości kosteczek 14. Hato N. i wsp. A new tool for testing ossicular mobility during middle ear surgery: preliminary report of four cases. Otol Neurotol, 2006;27(5):592–5. słuchowych. Badanie eksperymentalne i możliwe zastosowanie kliniczne. Otolaryngol Pol, 2009;63(5):432–6. 30. Sokołowski J. i wsp. Przydatność badania ruchomości 15. Asai M, Huber AM, Goode RL. Analysis of the best site on okienka okrągłego za pomocą Laser Doppler Vibrometer the stapes footplate for ossicular chain reconstruction. Acta w ocenie rekonstrukcji łańcucha kosteczek słuchowych Otolaryngol, 1999;119(3):356–61. w tympanoplastykach typu zamkniętego. Otolaryngol Pol, 16. Vlaming MS, Feenstra L. Studies on the mechanics of the normal human middle ear. Clin Otolaryngol Allied Sci, 1986;11(5):353–63. 2010;64(7):77–80. 31. Szymanski M. i wsp. Drgania błony bębenkowej oceniane dopplerowskim wibrometrem laserowym. Otolaryngol Pol, 17. Gundersen T. Protheses in the ossicular chain- experimental 2009;63(2):182–5. and cinical studies. University Park Press: Baltimore 1971. P o l s k i P r z e g l ą d O t o r y n o l a r y n g o l o g i c z n y t o m 1, n r 1, s t y c z e ń - m a r z e c 2 0 12
