Projekt wymiany gazowej przez błonę śluzową ucha środkowego 1, cel szczegółowy 1

Odpowiednia regulacja ciśnienia w uchu środkowym (ME), zdefiniowana jako utrzymanie całkowitego ciśnienia ME na poziomie zbliżonym do otoczenia, jest wymagana do prawidłowego słyszenia i zachowania zdrowia ME. Mechanizm regulacji ciśnienia ME składa się z dwóch odrębnych elementów, które wpływają na całkowite ciśnienie gazu ME: bolus, całkowita wymiana gazów napędzana gradientem między ME a nosogardłem podczas aktywnego, przejściowego otwarcia trąbki Eustachiusza (ET) oraz bierne ciśnienie cząstkowe oparta na gradiencie dyfuzyjna wymiana gazów między jamą ME a sąsiednimi przedziałami, w tym miejscową krwią przez błonę śluzową ME (MEM) i środowiskiem przez błonę bębenkową. Podstawowa fizjologia przenoszenia gazów przez ET jest dobrze ugruntowana, a powolną lub nieistotną wymianę gazową przez normalną i objętą stanem zapalnym błonę bębenkową zmierzono u szynszyli, kotów i małp oraz potwierdzono przez nas u ludzi. Natomiast charakterystyka wymiany gazowej transMEM jest kontrowersyjna. Modelowanie matematyczne pokazuje, że wymiana gazowa transMEM kontroluje trajektorię ciśnienia ME między otworami ET, a względne szybkości wymiany dla różnych gazów fizjologicznych określają zapotrzebowanie na ET na uzupełnienie gazu ME. Tutaj empirycznie mierzymy transMEM ME do krwi i stałe wymiany krwi do ME dla gazów fizjologicznych u ludzi z normalnymi i zapalnymi MEM. W tym celu łącznie 20 poza tym zdrowych osób dorosłych, 10 bez istotnej historii choroby ucha ME (grupa 1) i 10 z co najmniej 1 funkcjonalną rurką wentylacyjną (VT) wprowadzoną z powodu istniejącej choroby ME (grupa 2). Osoby z grupy 1 będą miały wszczepione VT w znieczuleniu miejscowym w klinice badawczej, a dla wszystkich osób zostaną wykonane na zamówienie akrylowe zatyczki do uszu i wyposażone w czujnik do pomiaru ciśnienia, strzykawkę do regulacji ciśnienia w systemie i mikro- rurki umożliwiające okresowe pobieranie próbek gazu z analizą składu za pomocą spektrometru masowego działającego w trybie online. Wszyscy uczestnicy przejdą serię sześciu eksperymentów wymiany gazowej transMEM, przy czym każdy eksperyment ma na celu ustalenie gradientu ciśnienia cząstkowego ME do krwi lub krew do ME dla jednego z 3 gazów fizjologicznych, N2, O2 lub CO2. Podczas każdego eksperymentu zatyczka do ucha zostanie włożona do kanału słuchowego i uszczelniona w nim. Wkładka do ucha zostanie podłączona za pomocą zaworów do linii prowadzącej do spektrometru mas i do źródła gazu o znanym składzie, a system (wkładka do ucha + ME) zostanie przemyty gazem testowym właściwym dla eksperymentu. Następnie zatyczka do ucha zostanie zamknięta na źródle gazu i przez 60 do 90 minut trwania eksperymentu ciśnienie w układzie będzie rejestrowane w sposób ciągły, a próbki gazu ME będą pobierane w odstępach 10-minutowych do analizy składu. Dane zostaną przekształcone w celu oszacowania przewodnictwa transMEM (stała wymiany) dla gazu testowego. Ostatniego dnia serii eksperymentalnej osoby z Grupy 2 zostaną zwolnione; Pacjenci z grupy 1 zostaną poddani usunięciu VT, a następnie będą obserwowani co tydzień, aż do zagojenia się perforacji błony bębenkowej. W tym czasie zostanie powtórzona audiometria, którą wykonano przed założeniem VT. Wyniki zostaną wykorzystane do uzupełnienia naszych modeli matematycznych regulacji ciśnienia ME, gdy ME przechodzi od stanu zdrowia do choroby. Te dane empiryczne posłużą również do oceny niektórych hipotez związanych z ograniczeniami nałożonymi na wymianę poszczególnych gatunków gazu oraz dotyczących kierunkowej symetrii procesów wymiany.