目的:确定鼓膜切开术是否足以维持鼓膜穿孔(TMP)的状态,或者在高压氧治疗(HBOT)期间是否需要放置通气管。
研究设计:动物模型盲法研究。
研究环境:三级医疗中心的动物实验设施。
动物与方法:对14只C57BL/6J小鼠进行双侧鼓膜切开术,随机分为实验组和对照组,每组7只。所有实验组小鼠每天接受2.8个大气压单位(ATA)的高压氧治疗,持续90分钟。由一名对分组情况不知情的研究人员每天进行耳镜检查,观察鼓膜是否自发闭合,直至鼓膜切开术后第8天。
结果:实验组的所有鼓膜穿孔在1-5天内均自发闭合。其闭合速度明显快于对照组,实验组第8天的累积闭合率为0.0,而对照组为0.1429(P<0.0001)。
结论:鼓膜切开术不足以确保在高压氧治疗期间鼓膜保持开放状态。因此,对于因任何原因适合接受高压氧治疗但存在咽鼓管功能障碍的患者,必须放置通气管以维持压力平衡。
引言
高压氧治疗(HBOT)已被证实是治疗多种疾病的有效方法,包括糖尿病足、股骨头坏死、烧伤、挤压伤和伤口愈合延迟等(Mathieu等人,2017年)。根据指南和专家意见,在开始高压氧治疗前应排除咽鼓管功能障碍(ETD),以防止中耳气压伤。如果确诊ETD,建议放置通气管以确保治疗期间中耳与外界的压力平衡。然而,放置通气管会导致约6%-26%的病例出现持续性的鼓膜穿孔,需要手术修复(Clements等人,1998年;Yamamoto等人,2016年)。此外,某些高压氧治疗的适应症(如糖尿病、结缔组织疾病和周围血管疾病)会延缓伤口愈合,这可能进一步增加鼓膜穿孔的风险(Luxford和Sheehy,1982年;McLelland,1980年)。
不放置通气管的鼓膜切开术可能是降低高压氧治疗后鼓膜穿孔率的合理选择。一方面,单独进行鼓膜切开术可提高鼓膜的自发闭合率(Rahman等人,2007年;Cohen等人,2001年),且无需后续移除通气管。另一方面,鼓膜切开术后通常在1-2天内即可闭合(Estrem和Batra,1999年),但这种快速闭合可能在高压氧治疗间隔期间导致中耳再次受压。
本研究旨在通过小鼠模型分析鼓膜切开术后鼓膜的自发闭合情况,以确定其是否足以维持鼓膜开放状态,或是否需要放置通气管。
材料与方法
伦理考量
本研究的所有实验程序均得到了巴伊兰大学动物护理委员会的批准,遵循美国国立卫生研究院和以色列动物护理委员会的政策与指南,并采用标准兽医操作规范进行。
动物
实验组和对照组各包含8-10周大的C57BL/6J雄性和雌性小鼠,数量相等。所有小鼠生活在标准环境中(12小时光照/12小时黑暗周期,室温22°C±1°C),实验期间可自由进食和饮水。实验前小鼠需适应7-10天。共使用14只小鼠(28只耳朵),每组7只。
实验步骤
小鼠被随机分配到实验组(接受高压氧治疗)或对照组。实验组小鼠在第0天在每只小鼠的鼓膜前象限使用6毫米活检针进行显微镜辅助下的鼓膜切开术。术后,这些小鼠每天在土耳其伊斯坦布尔的Hipertech公司生产的圆柱形高压氧治疗舱内接受2.8 ATA、100%氧浓度的高压氧治疗,持续90分钟。实验组小鼠随后通过腹腔注射氯胺酮麻醉。高压氧治疗在第0、1、2、3、4、5和8天进行。每次治疗前后均通过耳镜检查观察鼓膜状态。
统计方法
分类变量以频率和百分比表示;连续变量通过直方图判断正态分布,并以中位数和四分位数范围(IQR)报告。随访期间的鼓膜闭合情况用Kaplan-Meier曲线描述。采用log rank检验比较实验组和对照组的结果,P<0.05视为统计学显著。统计分析使用NCSS软件(NCSS 2024 Statistical Software,NCSS LLC,美国犹他州凯斯维尔,2024年)完成。
结果
实验组和对照组的平均年龄(±IQR)分别为59(56.5-55.5)天和60(57-62)天,平均体重分别为28(27-34)克(P=0.801;P=0.881,见表1)。研究期间无小鼠死亡。所有实验组的鼓膜在术后第0天均已通气。整个研究期间未发现耳漏或湿润的穿孔现象。实验组所有鼓膜在5天内均自发闭合,而对照组有2个鼓膜未能闭合(累积闭合率为0.143,P<0.0001)。实验组的鼓膜闭合速度明显快于对照组(实验组在5天内闭合,对照组在随访期结束时仍有2个鼓膜未闭合)。图1显示了Kaplan-Meier生存曲线,补充材料1提供了完整的统计结果。
图1:显示整个研究期间鼓膜闭合情况的Kaplan-Meier生存曲线。
讨论
典型的高压氧治疗压力范围为2.0至2.5个大气压(ATA),每次治疗持续60-120分钟,通常为90分钟(Bishop等人,2003年;Faglia等人,1996年;Kessler等人,2003年)。整个治疗过程通常包含20-40次治疗,每天进行一次(每周5-6天),但在急性或重症情况下也可能每天进行两次治疗(Kranke等人,2015年)。由于压力迅速升高,充满空气的腔体(如中耳)容易发生气压伤。然而,活动性气胸是高压氧治疗的绝对禁忌症(Toklu等人,2008年)。
因此,如果在高压氧治疗过程中中耳压力无法平衡,也应视为绝对禁忌症(Clements等人,1998年)。对于适合接受高压氧治疗的ETD患者,治疗期间必须放置通气管以维持中耳压力平衡。除了需要手术放置通气管并在治疗后观察其自然排出或移除外,通气管还可能带来不良反应(Morris等人,1999年;McLelland,1980年;Kay等人,2001年),尤其是在ETD伴随其他疾病的情况下(Clements等人,1998年)。研究表明,通气管与高压氧联合使用可能导致更高的并发症发生率。因此,需要探索更少侵入性的方法来确保ETD患者的高压氧治疗期间中耳压力平衡。
鼓膜穿孔在通气管取出后可能因水肿、炎症和新血管形成而自然闭合。不过,促进穿孔闭合的主要机制包括角蛋白向穿孔中心迁移、上皮细胞增生以及新纤维层的形成(Johnson等人,1990年)。鼓膜的愈合机制与其他组织有所不同:首先,外层鳞状上皮持续向外耳道迁移(Ungar等人,2021年);其次,穿孔处的再生上皮层缺乏支撑结构,阻碍修复细胞和营养物质的进入。在未愈合的穿孔中,外层鳞状上皮向内生长,形成接触抑制区,表明穿孔长期存在,需要手术干预才能恢复鼓膜完整性。
因此,在进行高压氧治疗前必须筛查ETD。常用的筛查方法包括鼓室导抗测试、九步测试、管鼓室气动力学图、连续阻抗测量等,这些方法的敏感性和特异性各不相同。McCoul等人于2012年开发的咽鼓管功能障碍问卷具有较高的敏感性和特异性(McCoul等人,2012年)。Smith等人(2018年)的研究表明,部分临床表现为间歇性ETD的患者检测结果可能为阴性。
鼓膜切开术是在中耳与外耳道之间创建一个通道,无需放置通气管,其自发闭合率高于通气管取出后的情况(Cohen等人,2001年)。但过早闭合可能导致后续高压氧治疗时发生气压伤。每次高压氧治疗都会增加周围压力,如果咽鼓管不通畅,压力差可能导致鼓膜在最薄弱处(即鼓膜切开部位)再次穿孔。然而,我们的动物模型显示,即使在每天2.8 ATA的高压氧治疗下,鼓膜也能自发闭合。
研究局限性
本研究基于动物模型,存在一定的局限性。主要局限性在于无法对所有小鼠进行ETD诊断,这可能使鼓膜在高压氧治疗下仍能闭合。由于技术难度,未对小鼠进行鼓室导抗测试(Zheng等人,2007年),该测试可能有助于检测耳镜无法发现的微小穿孔,但无法排除压力平衡问题或判断是否存在ETD。
未来方向
研究发现,实验组小鼠的鼓膜闭合速度更快。这提示高压氧可能促进鼓膜闭合,这一现象值得进一步研究。此外,可利用单侧ETD的动物模型评估ETD对高压氧治疗期间鼓膜愈合的影响。人类受试者也可用于研究ETD患者是否需要通气管,以及糖尿病对治疗结果的影响。
结论
单独进行鼓膜切开术无法确保高压氧治疗期间鼓膜保持开放状态。因此,对于适合接受高压氧治疗的ETD患者,必须放置通气管以维持压力平衡。实验组小鼠的鼓膜闭合速度更快,这表明高压氧可能促进鼓膜闭合,这是一个值得深入探讨的新应用方向。