On Pressure Regulation of the Middle Ear

Abstract

The middle ear (ME) pressure is regulated by gas diffusion over the ME mucosa and pressure equalizations via the Eustachian tube (ET). Disturbance in the regulation of ME pressure is believed to contribute to the development of chronic ear diseases. In this work subjects with chronic central perforation (CCP), healthy ears with ventilation tubes (VTs), attic cholesteatoma (AC) and Meniere’s disease (MD) were investigated by measuring the ME pressure directly, continuously and long-term, in combination with ET provocation tests. Pathological conditions were characterised by a negative ME pressure during the daytime measurements, indicating an abnormality in the diffusion of gas from the ME and insufficient ET equalizations.

The MEs of subjects with CCP and healthy ears with VTs were open to the atmosphere before the investigations, which influenced the results, resulting in negative ME pressure during the daytime. These results support the theory that the opening per se, impaired or contributed to the impairment in the ME pressure regulation. Subjects with AC showed negative ME pressure and/or episodes of sniff-induced rapid negative pressure changes during the continuous pressure measurements. These findings indicate a clear relation between the disease and impaired ME pressure regulation. Subjects with MD showed an increased incidence of reduced opening capacity of the ET in provocation tests. This indicates that ME of patients with MD are exposed to pressure situations in daily life exceeding the equilibration capacity of the ET, leading to a possible influence of pressure on the inner ear.

The results of these physiological studies have enhanced our understanding of the regulation of ME pressure in diseased ears. Future studies may elucidate the possibility to complement clinical investigations in chronic ear diseases with the method of continuous, long-term measurement of ME pressure.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Mellanörats funktion är att överföra och förstärka ljudvågor från luften i hörselgången till innerörats vätska. Denna överföring är optimal när trumhinnan är i neutral position, dvs när trycket i mellanörat och omgivningen är lika. Avvikelser i mellanörats tryck ses vid kroniska mellanöresjukdomar, fr a är det visat ett samband mellan negativt tryck och sjukdomstillstånd som sekretorisk otit (vätska i mellanörat), retraktioner (indragningar av trumhinnan) och cholesteatom (benröta i örat).

Mellanörats tryck regleras av gasdiffusion över mellanöreslemhinnan i kombination med intermittenta öppningar av örontrumpeten. Gasdiffusionen styrs av de tryckgradienter som uppstår när gaskoncentrationerna mellanörats hålrum och blodet skiljer sig åt. De gaser som är kända för att påverka det totala trycket är koldioxid, syrgas och kvävgas. Diffusionhastigheten mellan dessa skiljer sig åt, då koldioxid har förmågan att uppnå jämvikt inom några minuter, syrgas inom några timmar och kvävgas troligen inte på flera dygn. Örontrumpeten är i det friska örat stängd men öppnar sig bl a i samband med sväljningar och gäspningar.

Forskningsintresse för mellanörats tryckreglering i friska såväl som sjuka öron har funnits i många år. De metoder som har använts har kunnat mäta mellanöretrycket och örontrumpetens öppningsförmåga endast med momentana registreringar i laboratoriemiljö. Vår forskargrupp har utvecklat en metod för kontinuerlig mätning av mellanöretrycket i kombination med provokationstester av örontrumpeten. Med metoden mäts mellanöretrycket direkt via ett hål i trumhinnan. Ett hörselgångsskydd placeras med total täthet i hörselgången. Detta förbinds med mätutrustningen, som bärs i en sele på bröstet. Mätningarna börjar med provokationstesterna och därefter startas den kontinuerliga mätningen, som pågår upp till ett dygn under daglig normal aktivitet och sömn i hemmiljö. Personer med friska öron har tidigare undersökts med vår metod. De visade ett likartat mönster med ett medeltryck under dagtid strax under atmosfärstrycket och med ökning till positivet under sömn. Denna tryckökning beror på att lungventilationen sjunker under sömn och koldioxidhalten i blodet ökar, vilket medför en nettodiffusion av koldioxid in till mellanörat.





De 4 undersökningar som ingår i denna avhandling är gjorda med syfte att öka förståelsen för de fysiologiska mekanismer som styr tryckregleringen i sjuka öron. Undersökningarna gjordes på patienter med kroniska trumhinneperforationer, atticus cholesteatom och Meniere’s sjukdom samt på personer med friska öron som fått insatt ventilationsrör genom trumhinnan.

Mellanöron med kr perforationer är öppna mot omgivningen och har ett mellanöretryck som motsvarar atmosfärstrycket. Våra mätningar gjordes för att bedöma förmågan till tryckreglering. När mätningarna började och mellanöronen stängdes av mot omgivningen av hörselproppen uppstod ett uttalat negativt medeltryck, som kvarstod under tiden patienterna var uppegående. Resultaten visade också en nedsatt förmåga till att utjämna pålagt positivt och negativt tryck med sväljningar i provokationstesterna. Det negativa trycket kunde delvis förklaras av att en gasdiffusion med syrgas från mellanörat började när mätningarna inleddes. Syrgashalten i det öppna mellanörat är ca 15% högre än i ett mellanöra med intakt trumhinna.

För att klargöra påverkan av den högre syrgashalten på våra resultat gjordes en undersökning på friska öron med ventilationsrör, vilka applicerades 1 vecka före undersökningen. Gaskoncentrationerna i mellanöronen kunde då förutsättas ha anpassat sig till luftens, med 15% högre syrgashalt. Resultaten visade att 10/18 fick ett negativt tryck och 8/18 hade ett tryck som var lätt negativt eller runt 0. De personer som hade ett negativt tryck hade alla utom en nedsatt förmåga att svälja undan pålagt tryck, fr a negativt, vid provokationstester. Vår slutsats blev att öppningen mot omgivningen i sig, med kr perforation eller ventilationsrör, gav försämring av mellanöronens förmåga att reglera sitt tryck.

Patienter med atticus cholesteatom har benröta som utgår från en indragningsficka i trumhinnans översta del. Då resten av mellanörat och trumhinnan är opåverkade, har det diskuterats om mellanörats tryck och tryckreglering är en delorsak i utvecklingen av denna sjukdom. Undersökningarna visade ett uttalat negativt medeltryck och reducerad förmåga till tryckutjämningar i provokationstester. Tryckmönstret varierar mellan patienterna. 1/11 hade ett tryck som fluktuerade runt 0, 4/11 hade ett jämnt negativt tryck utan snabba fluktuationer, 6/11 hade perioder med upprepade snabba negativa tryckfall, sniffningar. De senare bedömdes ha sk habituellt sniffbeteende. Majoriteten (6/11) av patienterna hade sniffbeteende, men endast 2/11 kunde i provokationtesterna skapa tryckfall vid sniffningar. Vår slutsats blev att avvikande tryck och störd tryckreglering är med sannolikhet förenat med atticus cholesteatom, samt att den kontinuerliga mätningen är överlägsen provokationstester för att avslöja sniffbeteende.

Patienter med Meniere’s sjukdom lider av återkommande anfall av yrsel, hörselnedsättning och tinnitus. Sjukdomen har sitt ursprung i innerörat men undersökningar har visat att avvikelser i mellanörats tryck möjligen kan påverka symtomen, troligen via trycköverföring till innerörat. Resultaten visade att 15/21 patienter inte kunde utjämna pålagt positivt och negativt tryck med sväljningar och att 9/21 inte kunde skapa tryckökning med Valsalva’s manöver. Alla personer i de tidigare mätningarna på friska öron kunde utföra dessa tester effektivt. Trots detta visade de kontinuerliga mätningarna ett likartat mönster i de två grupperna. Vår slutsats blev att det är troligt att patienter med Meniere’s sjukdom i sin dagliga miljö, när de utsätts för tryckökningar och tryckfall i mellanöronen, inte har förmåga att tryckutjämna via örontrumpeten på ett adekvat sätt.



Slutsatsen är att metoden för kontinuerlig, direkt mellanöretryckmätning är väl användbar för att fysiologiskt beskriva mellanörons tryck och örontrumpetens funktion i sjuka öron. Undersökningarna har gett en ökad förståelse för tryckregleringen i de studerade mellanöronen. Ytterligare studier behövs för att klarlägga öronsjukdomars uppkomst/orsaker och metodens möjlighet till användning som komplement till de kliniska undersökningar som görs idag.

• author: Brattmo, Marianne
• supervisor: Björn Carlborg; Bo Tideholm
• opponent: Prof Hellström, Sten, Karolinska Institutet, Stockholm
• organization: Laryngoesophagology, Allergy and Life Quality (research group)
• publishing date: 2010
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Clinical Medicine
• keywords: Chronic otitis media, Sniffing behaviour, Tubal opening, gas diffusion, Meniere's disease, Attic cholesteatoma, Chronic central perforation, Tympanic membrane, Continuous measurement, Middle ear pressure, Eustachian tube
• in: Lund University Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
• volume: 2010:35
• pages: 52 pages
• defense location: Medicinska klinikernas aula, ing 35, SUS, Malmö
• defense date: 2010-04-15 13:00:00
• ISSN: 1652-8220
• ISBN: 978-91-86443-50-4
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 77b65272-4f58-4422-9728-74ec67845903 (old id 1579035)
• date added to LUP: 2016-04-01 13:23:14
• date last changed: 2019-05-21 23:17:44