Middle ear gas pressure regulation

Munkánk során arra kerestük a választ, hogy a középfül anatómiai (térfogat, felszín, felszín/térfogat arány) és élettani (gázcsere, gáznyomás egyensúly) tényezőinek változása milyen szerepet játszik a gyermekkorban magas prevalenciájú SOM kialakulásában, perzisztálásában, és következményeinek kialakulásában. Megvizsgáltuk, hogyan javítható a cholesteatoma sebészet hosszútávú műtéti eredményessége a mastoid obliterációs technika alkalmazásával, az eljárás milyen módon járul hozzá a középfül gáznyomás egyensúlyának normalizálásához. Megállapítottuk, hogy krónikus SOM esetén a középfül térfogata és felszíne szignifikánsan kisebb, mint egészségesekben. Az értékek a körülírt dobhártya atrophiát mutató esetekben a legkisebbek. Rámutattunk, hogy a felszín/térfogat aránya a középfül térfogat növekedésével egy nem-lineáris függvény szerint csökken. Matematikai modell alkalmazásával rávilágítottunk, hogy a 2-18 év közötti egészséges csoportra jellemző ≥3 ml térfogatú középfülek gáznyomás egyensúlya eltérő a krónikus SOM esetekre jellemző 6 ml térfogatú középfülek stabil gáznyomás egyensúlya protektív hatású a krónikus középfülfolyamatok kialakulásával szemben. Ez részben a nagyobb gáztérfogat, részben a kisebb felszín/térfogat arányból adódó lassúbb gázcsere és gáznyomásváltozás következménye. Igazoltuk, hogy a 3-6 ml térfogatú középfülek gáznyomás egyensúlya igen érzékeny egy átmeneti fülkürt diszfunkció időtartamára a patológiás középfülfolyamatok elindulása szempontjából. Krónikus SOM esetén, 2-4 éves korban a ventillációs tubus behelyezése a mastoid pneumatizáció előmozdítása révén a gáznyomás egyensúly stabilizálásának egyik meghatározó tényezője lehet. Elsőként foglalkoztunk a mastoid obliteráció matematikai modellezésével és mutattuk ki, hogy a gázrezervvel nem rendelkező kis térfogatú középfülekben, ahol a fülkürtműködés tartósan rossz, a gázcserefelszínként funkcionáló nyálkahártya radikális kiiktatása a gáznyomás egyensúly normalizálódásához vezet, javítva a műtéti beavatkozás hosszútávú eredményességét. A matematikai modellezés a krónikus otitis media terápiájában egy új, patofiziológiai megközelítés lehetőségét nyújtja, amely a fülsebészetet új alapokra helyezheti az egyénre szabott sebészeti megoldásokat is beleértve. Ez a szemlélet és terápiás megközelítés kiutat jelenthet a krónikus középfülgyulladások sebészetének megoldatlan területén. In this study, potential role of the middle ear (ME) anatomical (volume, surface, surface area/volume ratio) and physiological (gas exchange, gas pressure balance) changes in the development of otitis media with effusion (OME) and its sequelae (retraction pocket, atelectasis, cholesteatoma) was examined. To improve the long-term effectiveness of cholesteatoma surgery, contribution of mastoid obliteration technique to the ME gas pressure balance stabilization was investigated. Our results show that children with persisting OME have significantly smaller mastoid surface area and volume than healthy children. These values proved to be the smallest in intractable OME cases with retraction pockets and atelectasis. The results showed that the surface area/volume ratio decreases as ME volume increases following a non-linear relationship. Applying a mathematical model we found that gas pressure balance of a VME≥3 ml characteristic in healthy children aged between 2 to 18 years is different from that of children with persisting OME with a typical VME6 ml to develop chronic OME was also supported. These ears have a nearly constant ME gas pressure at a steady-state due to the large pressure buffer capacity as a result of larger mastoid volume and also have a slower gas exchange due to the lower surface area/volume ratio. Data of this study suggest that MEs between 3-6 ml volume are very sensitive to the duration of a potential Eustachian tube (ET) dysfunction to develop chronic OME. The most at risk population are healthy children aged 2-4 years to develop early ME pathology, where this volume range is typical and ET dysfunction is very common. Grommet insertion between 2-4 years of age can be advantageous to promote mastoid pneumatization in prolonged OME cases by changing ME geometry and stabilizing middle ear gas pressure balance. In MEs with poor mastoid pneumatization and dysfunctional ET, typical in aquired cholesteatoma cases, mastoid obliteration as surgical reduction of mucosal surface responsible for gas exchange can improve ME gas pressure balance resulting in better long-term outcome. Mathematical modeling offers the possibility of a new pathophysiologic approach in the therapy of chronic otitis media. It creates a new, pathophysiologically oriented therapeutic basis in the challanging field of chronic otitis media surgery, including individualized surgical solutions.d