Анкета

В кармане... компьютерная модель

24 августа 2018

Автор(ы):
Дмитрий Патыко


Фото носит иллюстративный характер. Из открытых источников.
Фото носит иллюстративный характер. Из открытых источников.
Ретракционные карманы барабанной перепонки развиваются при ателектатическом среднем отите. Опасность в том, что они приводят к стойкой необратимой тугоухости. Одной из профилактических мер, предотвращающих развитие холестеатомы, служит раннее хирургическое вмешательство.

Оно подразумевает установку хрящевого трансплантата в области ретракционного кармана для увеличения жесткости этой части барабанной перепонки и сохранения слуховой функции.

Геометрия трансплантата: безошибочный расчет

Работая по государственным программам научных исследований «Медицина и фармация» и «Конвергенция», а также в рамках инициативной темы «Этиопатогенез, профилактика и лечение воспалительных заболеваний уха», ученые БелМАПО (научный руководитель темы — заведующая кафедрой оториноларингологии доктор мед. наук, профессор Людмила Петрова), РНПЦ оториноларингологии, БГМУ и БГУ предложили научно обосновать и разработать метод выбора хрящевого трансплантата в зависимости от состояния ретракционного кармана барабанной перепонки на основе компьютерного моделирования колебательной системы среднего уха и его модального анализа. 

Это особенно важно при лечении детей. Ведь холестеатома среднего уха в юном возрасте начинается бессимптомно, прогрессирует гораздо быстрее, чем у взрослых, протекает крайне агрессивно. Она проявляется обширными костно-деструктивными изменениями височной кости, развитием необратимой тугоухости и частотой рецидивирования заболевания после первичного хирургического вмешательства. 

— В своем исследовании «Патогенетический подход к профилактике холестеатомы среднего уха у детей» мы не отходили от проверенной мировой практики проведения микрохирургических операций на среднем ухе при устранении ретракционных карманов с использованием как хрящевого, так и фасциального трансплантата, — поясняет исполнитель темы, заведующая оториноларингологическим отделением для детей РНПЦ оториноларингологии, кандидат мед. наук Марина Майсюк. — Такие трансплантаты позволяют устранить или укрепить сформированный ретракционный карман. Чаще всего используется тонкий срез хряща, взятый из ушной раковины, который, в отличие от фасции, более упругий и снижает риск вторичного образования патологии. Конечно,  часть барабанной перепонки с измененной упругостью требует укрепления либо устранения с обязательной ревизией барабанной полости и цепи слуховых косточек. Но когда наступает наиболее подходящий момент для хирургического вмешательства? Одни врачи используют выжидательную тактику для того, чтобы избежать потенциального риска послеоперационного снижения слуха, другие предпочитают раннее вмешательство, чтобы ограничить шансы эрозии цепи слуховых косточек, прогрессирования и формирования холестеатомы. Примененный метод конечно-элементного моделирования свободных и гармонических колебаний системы среднего уха, на наш взгляд, имеет явные преимущества по сравнению с методикой расчета на основании электро-акустических и аналитических моделей, а также моделями, основанными на использовании механических систем с конечным числом свободных степеней. Он наиболее точно имитирует анатомию и геометрические характеристики среднего уха, с высокой достоверностью может смоделировать и проанализировать функцию передачи звука. Мы определили оптимальные геометрические размеры хрящевого трансплантата при различных патологических изменениях упругих свойств барабанной перепонки (задневерхнего квадранта), которые целесообразно использовать при раннем хирургическом вмешательстве для создания акустических условий, соответствующих функциям здоровой перепонки. 

Модели аудиограммы и модуль упругости

Чтобы достичь поставленной цели, оториноларингологи совместно со специалистами кафедры био- и наномеханики механико-математического факультета БГУ (заведующий кафедрой доктор физ.-мат.  наук, профессор Геннадий Михасев) и кафедры теоретической и прикладной механики БГУ (доцент кафедры, кандидат физ.-мат. наук Сергей Босяков) разработали компьютерную модель колебательной системы среднего уха на основании томографических данных, включающую барабанную перепонку и слуховые косточки (молоточек, наковальню, стремечко). Также выполнен конечно-элементный расчет перемещений точек среднего уха в норме и среднего уха с патологическими изменениями упругих свойств задневерхнего квадранта барабанной перепонки под действием различного по величине звукового давления.

Сначала смоделировали среднее ухо в норме, затем просчитали, при каких условиях возникают слабые зоны, как происходит образование ретракционного кармана. Смоделировали и саму операцию, выполнили расчет прохождения звука при разных упругих свойствах и при разном отрицательном давлении в барабанной полости. Рассчитывался и диапазон абсолютных деформаций, а также их распределение, которое может четко показывать, при каком уровне отрицательного давления должно происходить существенное провисание самых уязвимых частей барабанной перепонки, при какой патологии задневерхнего квадранта под воздействием давления наблюдается соприкосновение стремя-наковаленного сустава и барабанной перепонки. 

На основании гармонического анализа колебательной системы среднего уха при различных значениях звукового давления с использованием метода конечных элементов разработаны модели аудиограмм. Речь идет о визуализации порога проведения звука разной частоты через среднее ухо при определенном звуковом давлении в случае патологического изменения упругих свойств задневерхнего квадранта барабанной перепонки. Сравнительный анализ моделей и аудиограмм, полученных в ходе обследования пациента, позволяет легко определять модуль упругости ретракционного кармана задневерхнего квадранта. 

— Чтобы узнать, какой толщины трансплантат потребуется конкретному пациенту, врачу-оториноларингологу уже не нужно прибегать к компьютерному моделированию, — говорит Марина Майсюк. — Достаточно заглянуть в составленную нами специальную таблицу, где каждому модулю упругости ретракционного кармана соответствует определенная толщина хрящевого трансплантата. Полученные результаты позволили сформулировать практические рекомендации для эффективного планирования хирургического лечения. Мы пришли к выводу, что при величине модуля упругости кармана в 22 Мпа применение хрящевого трансплантата нецелесообразно, так как получение заданной толщины трансплантата технически невыполнимо. При модуле упругости 11 МПа рекомендуемая толщина трансплантата 360–400 мкм. При 9–3 МПа  — 400–580 мкм. При 0,1–0,034 Мпа — 1 800–2 200 мкм. 

Новые подходы специалисты РНПЦ оториноларингологии используют в клинической практике с 2017 года, провели десятки операций по устранению ретракционного кармана у детей. Все они завершились благоприятно: рецидивов нет, слух сохранился. Издана инструкция по применению метода выбора трансплантата.

К важным итогам научной работы можно отнести и результаты генетического исследования. Совместно с коллегами из Института генетики и цитологии НАН Беларуси оториноларингологами было установлено, что число носителей мутации 35delG в гене GJB2 среди пациентов 
с холестеатомой составляет 9,2 %. 

Это в 1,6 раза превышает популяционную частоту носительства мутации среди населения Беларуси (5,7 %), что позволяет считать возможным участие мутации этого гена в многофакторном генезе холестеатомы. Разработан метод оценки риска развития холестеатомы при неперфоративных средних отитах в детском возрасте, применение которого позволяет выявить детей с высокой степенью риска развития патологии.


Комментировать


comments powered by HyperComments