Assessment of ear barofunction by tympanometry method

Full Text

АКТУАЛЬНОСТЬ

Совершенствование профессионального отбора специалистов, работающих в субэкстремальных и экстремальных условиях, является актуальной задачей военной медицины [1–3]. Барофункция ушей (БУ) является важным аспектом безопасности профессиональной деятельности водолазов, летчиков и кессонных рабочих. Ухудшение БУ может привести к развитию баротравмы уха и придаточных пазух носа, тубоотиту, кондуктивной тугоухости, а на фоне воздействия неблагоприятных факторов водолазного спуска — к возникновению аварийных ситуаций под водой. Каждое погружение водолазов сопровождается изменением давления в воздухсодержащих полостях ушей и придаточных пазухах носа, и при сниженной барофункции может возникнуть баротравма [4]. Баротравма уха происходит за счет резкого изменения объема воздуха при разнице давления внутри и снаружи барабанной перепонки (БП) на 80 мм рт. ст. и более [5].

Определение БУ наряду с проверками организма водолазов на устойчивость к декомпрессионному газообразованию, токсическому действию высоких парциальных давлений азота и кислорода [6–9] проводится в многоместной барокамере с помощью оценки бароаккомодационной функции слуховой (евстахиевой) трубы, характеризующейся способностью к компенсации надпороговых изменений атмосферного давления при скорости компрессии свыше 0,5 м/мин [10]. В настоящее время для отбора кандидатов на обучение профессии водолаз используется оценка БУ при лор-осмотре после выхода из барокамеры («барокамерная проба»). «Барокамерная проба» — погружение в барокамере на глубину 10 м вод. ст. (0,2 МПа) за 2 мин под контролем водолазного врача, после которого проводится оценка БУ при лор-осмотре состояния БП [11].

БУ у водолазов подразделяется на четыре степени, при этом лица со стойким нарушением барофункции (III и IV степен) по состоянию здоровья признаются не годными к профессиональной деятельности.

Поэтому важно знать состояние БУ водолазов в период между ежегодными освидетельствованиями. Одним из перспективных методов определения БУ без использования «барокамерной пробы» является методика тимпанометрии [12].

Цель — исследовать возможности метода тимпанометрии для освидетельствования и динамического контроля за БУ водолазов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В исследовании приняли участие лица мужского пола (n = 42) в возрасте от 20 до 22 лет, годные по состоянию здоровья к спускам под воду. Спуски проводились в поточно-декомпрессионной камере, в которой повышали давление воздухом в среднем за 2 мин до 0,2 МПа (10 м вод. ст.). При компрессии через иллюминатор барокамеры проводили визуальный контроль за состоянием обследуемых для предотвращения баротравмы уха. Затем снижали давление до атмосферного за 1 мин с последующей отоскопией и тимпанометрией.

БУ оценивали по четырем степеням: I — выравнивание давления происходит легко; II — для выравнивания давления достаточно совершать глотательные движения или движения нижней челюстью; III — выравнивание давления затруднено, но возможно только при использовании приема Вальсальвы (компрессия относительно небезопасна); IV — выравнивание давления невозможно (компрессия небезопасна) («Правила водолазной службы…», 2002).

С помощью отоскопии определяли следующие степени БУ: I — нормальная отоскопическая картина; II — инъекцированность сосудов БП; III — частичная гиперемия БП; IV — разлитая гиперемия БП с множественными петехиальными кровоизлияниями.

Тимпанометрию проводили ручным портативным тимпанометром «Amplivox Otowave 102» четыре раза: до и после «барокамерной пробы» и через 20 сут до и после приема Вальсальвы при нормальном атмосферном давлении. Регистрировали следующие показатели: остаточный объем наружного слухового прохода (ECV) — объем воздуха от ушного вкладыша до БП при давлении 200 daPa; пик подвижности или комплианс БП (PV) — объем при выравнивании давления по обе стороны БП; пиковое давление (Pk) — давление в слуховом проходе в момент его выравнивания по обе стороны БП; градиент давления (Gr) — ширина пика подвижности БП [10].

Дизайн исследования представлен на рис. 1. Обследуемые с IV степенью БУ (n = 4) вошли в 3-ю группу, они не смогли пройти полностью «барокамерную пробу». Оставшихся обследуемых разделили на 2 группы (рис. 1): 1-я — с I степенью (n = 23) и 2-я — со II и III степенями БУ (n = 15). Через 20 дней 1-ю и 2-ю группы исследовали повторно тимпанометрией.

 

Рис. 1. Дизайн исследования

 

Учитывая, что часть испытуемых в период после «барокамерной пробы» переболели острым респираторным заболеванием, 1-ю и 2-ю группы поделили на подгруппы: 1.1 и 2.1 — без симптома ринита и 1.2 и 2.2 — с симптомом ринита (рис. 1). Критерием включения в 1.2 и 2.2 подгруппы было заключение врача-инфекциониста и врача-оториноларинголога о наличии признаков перенесенного ринита (сниженного носового дыхания) в результате острого респираторного заболевания и об отсутствии иных причин снижения носового дыхания: проявление «носового цикла» в норме, течение хронического вазомоторного ринита и др.

Дополнительно для выявления сниженного носового дыхания провели определение дыхательной пробы попеременно, сначала с правой стороны носа, затем с левой. Крыло носа прижимали к носовой перегородке, подносили ватную пушинку и просили обследуемого сделать обычной силы вдох и выдох. По отклонению ватки определяли степень затруднения прохождения воздуха [6].

Полученные данные подвергали математико-статистической обработке. Для описательной статистики произвели расчет медианы и интерквартильного размаха — Me [Q25 %; Q75 %]. Сравнение групп провели с использованием Т-критерия Вилкоксона и U-критерия Манна–Уитни. Для дифференцирования БУ при использовании тимпанометрии использовали пошаговый дискриминантный анализ с расчетом расстояния Махалонобиса в качестве критерия отбора. Затем полученную каноническую дискриминантную функцию соотносили с определенной степенью БУ испытуемого. Статистические значимые различия средних значений дискриминантной функции оценивали с применением критерия λ Уилкса. Чувствительность и специфичность дискриминантной функции определяли по площади AUC (Area Under Curve) под ROC-кривой (receiver operating characteristic). Качество дискриминантной функции оценивали при значении AUC ≥ 0,9 как отличное, AUC ≥ 0,7 как хорошее и AUC ≥ 0,5 как неудовлетворительное. Для проведения статистического анализа использовались пакеты прикладных программ Statistica for Windows версия 10.0 и SPSS Statistics for Windows версия 17.0

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Оценка БУ при «барокамерной пробе»: I степень — 23 человека; II — 8; III — 7; IV — 4 человека (рис. 1).

Как видно из данных на рис. 2–5 и в табл. 1, тимпанометрические показатели (PV, Pk, Gr) до и после действия повышенного давления в 1-й группе имели статистически незначимые изменения (рис. 2, 3); у испытуемых 2-й группы (со I–III степенями БУ) отмечалось повышение Pk (p < 0,01) и уменьшение Gr — сужение ширины пика (p < 0,05) после «барокамерной пробы»; PV существенно не изменялся (рис. 4, 5). У лиц с IV степенью БУ после «барокамерной пробы» при тимпанометрии не удалось определить показатели PV, Pk и Gr из-за отсутствия зарегистрированной кривой на экране аппарата («Peak not found»), что связано с высоким давлением, при котором тимпанометр не фиксирует пик комплианса.

 

Рис. 2. Тимпанометрия пр. ушей до и после «барокамерной пробы» (I степень, n = 23)

 

Рис. 3. Тимпанометрия лев. ушей до и после «барокамерной пробы» (I степень, n = 23)

 

Рис. 4. Тимпанометрия пр. ушей до и после «барокамерной пробы» (II и III степени, n = 16)

 

Рис. 5. Тимпанометрия лев. ушей до и после «барокамерной пробы» (II и III степени, n = 16)

 

Проведен дискриминантный анализ, по результатам которого в каноническую функцию из 20 тимпанометрических показателей до и после «барокамерной пробы» были включены два: Pk обоих ушей после «барокамерной пробы», так как они имели наименьшие расстояния Махалонобиса между группами. Затем рассчитали коэффициенты для формулы канонической дискриминантной функции (1):

d_(БУ) = –1,505 + 0,036 × Pk(пр) + 0,02 × Pk(лев), (1)

где Рк(пр) — пиковое давление в правом ухе после «барокамерной пробы»; Рк(лев) — пиковое давление в левом ухе после «барокамерной пробы».

Выполнена проверка состоятельности дискриминантной функции. Дискриминантная функция (d_БУ) имела высокие результаты собственного значения — 0,851. Значимость критерия λ Уилкса для d_БУ составила: λ = 0,25, χ² = 22,9 (р < 0,001). Эти величины указывают на статистически значимые различия средних значений центроидов функции. Провели проверку результатов, которая составила 82,5 % правильно классифицированных случаев.

Далее проводили кросс-проверку перекрестно проверяемых сгруппированных наблюдений. По результатам проверки значение d_БУ = 78,0 %, которое показывает небольшой сдвиг правильно классифицированных случаев канонической дискриминантной функции.

Для оценки чувствительности и специфичности разработанной математической модели-классификатора рассчитали показатели чувствительности (Se) и специфичности (Sp) модели по параметрам ROC-кривой, в результате чего получили следующие значения: Se(d_БУ) = 78,0 %, Sp(d_БУ) = 79,1 %. Эти значения отображают высокую чувствительность и специфичность модели. Следовательно, рассчитанная дискриминантная каноническая функция (d_БУ) показывает высокую точность классификации и может быть рекомендована для определения степени БУ.

После выполнения проверки состоятельности дискриминантной функции был разработан алгоритм определения степени БУ. На основании переменных пикового давления обоих ушей необходимо рассчитать степень изменения дискриминантной функции (d_БУ) по формуле 1. Если этот показатель будет меньше или равен –0,14, то у испытуемого I степень БУ. Когда показатель –0,14 < d_БУ ≥ 0,1 — II степень БУ. Если показатель будет больше 0,1, то III степень БУ. IV степень БУ у лиц, которым не удается провести тимпанометрию после «барокамерной пробы» из-за нерегистрируемого высокого давления в полости ушей.

В результате сравнения данных до и после приема Вальсальвы было установлено, что показатель Рк после приема Вальсальвы во 2-й группе имел положительное значение (p < 0,05) по сравнению с Рк до приема Вальсальвы, параметры PV и Gr незначительно изменялись в обеих группах (табл. 1). Следовательно, прием Вальсальвы приводит к изменению показателя Рк, что свидетельствует о схожем изменении этого показателя при «барокамерной пробе» и возможности контроля состояния БУ методом тимпанометрии.

 

Таблица 1. Тимпанометрические показатели при «барокамерной пробе» и приеме Вальсальвы у обследуемых 1-й и 2-й групп Me [Q25 %; Q75 %]
Группа (подгруппа)		Пик подвижности БП (PV), см3
		правое ухо					левое ухо
		До			После		До	После
«Барокамерная проба»
1-я группа		0,84 [0, 74; 0, 94]			0,86 [0, 72; 0, 99]		0,80 [0, 72; 0, 88]	0,83 [0, 69; 0, 97]
2-я группа		0,75 [0, 67; 0, 83]			0,84 [0, 72; 0, 97]		0,74 [0, 67; 0, 82]	0,80 [0, 69; 0, 91]
Прием Вальсальвы
1-я группа		0,66 [0, 59; 0, 74]			0,72 [0, 61; 0, 82]		0,73 [0, 65; 0, 81]	0,76 [0, 65; 0, 87]
2-я группа		0,70 [0, 62;0, 79]			0,74 [0, 61; 0, 87]		0,75 [0, 69; 0, 81]	0,80 [0, 69; 0, 91]
Группа (подгруппа)	Пиковое давление (Pk), daPa
	правое ухо			левое ухо
	До		После	До		После
«Барокамерная проба»
1-я группа	–14 [–30; 0]		–12 [–61; 5]	–17 [–31; –4]		–15 [–34; 4]
2-я группа	–16 [–31; –1]		14 [–2; 31]**◊	–20 [–39; 1]		21 [–1; 44]**◊
Прием Вальсальвы
1-я группа	–15 [–33; 1]		–12 [–41; 9]	–15 [–33; 3]		–9 [–20; 1]
2-я группа	–6 [–22; 10]∆◊		10 [–15; 35]*∆◊	–21 [–30; 6]∆◊		14 [–5; 34]*∆◊

 

Группа (подгруппа)	Градиент давления (Gr), daPa
	правое ухо		левое ухо
	До	После	До	После
«Барокамерная проба»
1-я группа	76 [69; 84]	82 [74; 90]	80 [76; 84]	82 [75; 89]
2-я группа	91 [85; 98]	81 [73; 88]*	81 [75; 88]	73 [63; 84]*
Прием Вальсальвы
1-я группа	86 [78; 95]	84 [75; 92]	88 [79; 95]	86 [75; 97]
2-я группа	80 [73; 86]	74 [63; 86]	81 [73; 88]	79 [68; 90]
Примечание. * — статистическая значимость (p < 0,05) при сравнении периода до и после воздействия («барокамерной пробы» или приема Вальсальвы); ** — статистическая значимость (p < 0,01) при сравнении периода до и после воздействия («барокамерной пробы» или приема Вальсальвы); ◊ — статистическая значимость (p < 0,05) при сравнении 1-й и 2-й групп; ∆ — статистическая значимость (p < 0,05) при сравнении периодов до «барокамерной пробы» и до приема Вальсальвы.

 

Стоит отметить, что при сравнении данных 1-й и 2-й групп между собой выявлено, что до приема Вальсальвы показатели Рк, PV и Gr в обеих группах были статистически незначимыми, после приема Вальсальвы у 2-й группы отмечалось повышение Pk (p < 0,05) по сравнению с 1-й (рис. 1). Таким образом, тимпанометрия после приема Вальсальвы может выявлять изменения пикового давления ушей, которые зависят от степени БУ.

Провели сравнение данных четырех подгрупп. В результате статистической обработки при сравнении 1.1 и 1.2 подгрупп статистических значимых изменений выявлено не было, что свидетельствует об отсутствии влияния ринита на ухудшение барофункции у лиц с I степенью БУ.

В подгруппе 2.2 определялось повышение Рк до приема Вальсальвы (p < 0,05) по сравнению с подгруппой 2.1, что подтверждает снижение степени БУ в подгруппе обследуемых, имеющих сниженное носовое дыхание. Затем у подгруппы 2.2 сравнили данные, полученные при приеме Вальсальвы и «барокамерной пробе». В результате было выявлено повышение Рк до приема Вальсальвы (p > 0,05) и после по сравнению с Рк до «барокамерной пробы» и после соответственно (табл. 2). Следовательно, статистически значимые изменения показателя Рк в подгруппе 2.2 свидетельствуют о снижении БУ из-за наличия ринита (снижение носового дыхания), тогда как в подгруппе 1.2 идентичного снижения не обнаружено. Можно предположить, что водолазы со II и III степенями БУ при наличии у них симптома ринита (снижение носового дыхания) подвергаются высокому риску возникновения баротравмы уха в условиях повышенного давления окружающей среды. Для снижения этого риска у водолазов необходимо проводить профилактические меры: использовать антиконгестанты и другие назальные препараты для местного применения, уменьшать скорость компрессии на 5–10 м/мин при водолазном спуске и т. д.

 

Таблица 2. Тимпанометрические показатели при «барокамерной пробе» и приеме Вальсальвы у обследуемых 1-й и 2-й групп Me[Q25 %; Q75 %]
Подгруппа		Пик подвижности БП (PV), см3
		правое ухо				левое ухо
		До		После		До		После
«Барокамерная проба»
1.1 подгруппа		0,82 [0, 78; 0, 86]		0,85 [0, 74; 0, 97]		0,83 [0, 77; 0, 89]		0,86 [0, 78; 0, 95]
1.2 подгруппа		0,74 [0, 69; 0, 79]		0,79 [0, 74; 0, 84]		0,88 [0, 80; 0, 95]		0,90 [0, 84; 0, 96]
2.1 подгруппа		0,69 [0, 65; 0, 73]		0,78 [0, 69; 0, 87]		0,70 [0, 64; 0, 76]		0,80 [0, 74; 0, 86]
2.2 подгруппа		0,71 [0, 65; 0, 77]		0,92 [0, 84; 0, 99]		0,89 [0, 81; 0, 97]		1,02 [0, 96; 1, 09]
Прием Вальсальвы
1.1 подгруппа		0,83 [0, 79; 0, 87]		0,86 [0, 78; 0, 94]		0,84 [0, 79; 0, 89]		0,88 [0, 79; 0, 97]
1.2 подгруппа		0,89 [0, 85; 0, 95]		0,93 [0, 86; 0, 99]		0,75 [0, 71; 0, 79]		0,80 [0, 74; 0, 86]
2.1 подгруппа		0,74 [0, 68; 0, 80]		0,76 [0, 68; 0, 85]		0,68 [0, 65; 0, 72]		0,73 [0, 66; 0, 81]
2.2 подгруппа		0,79 [0, 75; 0, 83]		0,79 [0, 71; 0, 88]		0,90 [0, 85; 0, 96]		0,96 [0, 88; 1, 01]
Подгруппа	Пиковое давление (Pk), daPa					Градиент давления (Gr), daPa
	правое ухо			левое ухо		правое ухо			левое ухо
	До		После	До	После	До	После		До	После
«Барокамерная проба»
1.1 подгруппа	–16 [–31; –2]		–18 [–37; 1]	–17 [–33; –1]	–20 [–38; –3]	77 [69; 85]	81 [69; 93]		75 [69; 81]	79 [69; 90]
1.2 подгруппа	–11 [–27; 6]		–6 [–30; 17]	–20 [–33; –6]	–13 [–29; 3]	73 [69; 78]	82 [73; 91]		78 [72; 94]	83 [73; 93]
2.1 подгруппа	–29 [–49; –8]		10 [–13; 33]*	–20 [–37; –3]	–3 [–12; 6]*	90 [81; 99]	80 [69; 92]		86 [79; 93]	83 [75; 92]
2.2 подгруппа	–11 [–21; 1]		10 [–3; 23]*	–15 [–33; 0]	18 [1; 36]*	77 [72; 82]	71 [63; 80]		75 [69; 82]	70 [59; 80]
Прием Вальсальвы
1.1 подгруппа	–23 [–30;–16]		–13 [–24; –2]	–18 [–28; –10]	–9 [–30; 12]	79 [74; 84]	81 [73; 90]		78 [72; 84]	74 [65; 83]
1.2 подгруппа	–18 [–28; –8]		–16 [–29; 0]	-21 [–29; –13]	–11 [–23; 0]	87 [79;95]	86 [76; 95]		85 [81; 89]	87 [80; 93]
2.1 подгруппа	–23 [–34; –11]		–1 [–15; 14]*	–38 [–53; –24]	–11 [–29; 7]*	82 [75; 90]	77 [69; 85]		81 [76; 86]	85 [74; 93]
2.2 подгруппа	0 [–20; 20]∆◊		17 [–2; 36]*∆◊	–1 [–15; 14]∆◊	23 [12; 35]*∆◊	86 [80; 91]	84 [75; 93]		80 [73; 87]	77 [67; 86]
Примечание. * — статистическая значимость (p < 0,05) при сравнении периода до и после воздействия («барокамерной пробы» или приема Вальсальвы); ◊ — статистическая значимость (p < 0,05) при сравнении 2.1 и 2.2 (1.1 и 1.2) подгрупп; ∆ — статистическая значимость (p < 0,05) при сравнении периодов до «барокамерной пробы» и до приема Вальсальвы.

 

Таким образом, показатели пикового давления, полученные при тимпанометрии после пробы Вальсальвы в условиях атмосферного давления, не имели статистически значимых различий по сравнению с аналогичными, полученными при определении барофункции в условиях барокамеры, и следовательно, мы можем констатировать возможность контроля состояния БУ с помощью тимпанометрии в случае отсутствия барокамеры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При проверке БУ из нескольких тимпанометрических показателей до и после «барокамерной пробы» показатели пикового давления оказались наиболее информативными, соотносящимися со степенью БУ. У лиц с низкой БУ методом тимпанометрии выявлено ухудшение показателей пикового давления в виде его повышения [13].

Таким образом, проведенные исследования показали перспективность использования метода тимпанометрии у специалистов, работающих в условиях изменяющегося барометрического давления в качестве метода, позволяющего контролировать степень БУ в период между ежегодными медицинскими освидетельствованиями [14].

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Источник финансирования. Финансирования данной работы не проводилось.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Этическая экспертиза. Проведение исследования одобрено локальным этическим комитетом ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» (протокол № 249 от 27.04.2021 г.).

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

About the authors

Ilyas R. Klenkov

Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: klen.ir@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1465-1539
SPIN-code: 9827-8535

M.D., Ph.D. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Dmitry P. Zverev

Military Medical Academy

Email: z.d.p@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3333-6769
SPIN-code: 7570-9568

M.D., Ph.D. (Medicine), Associate Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Alexey A. Myasnikov

Military Medical Academy

Email: a_mjasnikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7427-0885
SPIN-code: 2590-0429

M.D., D.Sc. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Arseny Yu. Shitov

Military Medical Academy

Email: arseniyshitov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5716-0932
SPIN-code: 7390-1240

M.D., Ph.D. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

References

Supplementary files