Проблема хронического гнойного среднего отита (ХГСО) обусловлена высоким удельным весом в структуре ЛОР-патологии, риском экстракраниальных осложнений и летального исхода при развитии внутричерепных осложнений в любые сроки от начала заболевания [1—4].
Согласно действующей нормативно-правовой базы и в соответствии с Международной статистической классификацией болезней и проблем, связанных со здоровьем, Х пересмотра (1992), выделяют следующие клинические формы ХГСО: хронический туботимпанальный гнойный средний отит [Н 66.1] и хронический эпитимпано-антральный гнойный средний отит [Н 66.2] [5—7].
Причем туботимпанальный гнойный средний отит характеризуется преимущественным поражением слизистой оболочки тимпанального устья слуховой трубы, мезотимпанальных и гипотимпанальных отделов барабанной полости с постепенным фиброзным утолщением костных стенок, очагами оссификации и склерозирования ячеистой структуры сосцевидного отростка [8—10].
В зависимости от сроков давности заболевания туботимпанальной формы ХГСО морфологические изменения в слизистой оболочке барабанной полости характеризуются процессами пролиферации, кистозной дегенерации с очагами роста грануляционной ткани и полипов, риском развития локальных и внутричерепных осложнений [11—14].
Эпитимпано-антральный гнойный средний отит характеризуется ранним гнойно-деструктивным поражением костной ткани аттикального и ретротимпанального отделов среднего уха, формированием холестеатомы и риском раннего развития локальных и внутричерепных осложнений [15—18].
Таким образом, для любой формы ХГСО характерны выраженные гнойно-деструктивные патологические изменения слизистой оболочки и костной ткани структур полостей среднего уха, что в конечном итоге и определяет течение ХГСО, его исход и риск развития осложнений [19].
В последние годы наблюдаются определенные изменения клинического течения ХГСО, характеризующиеся длительным и резистентным воспалительным процессом к проводимой консервативной терапии и хирургическому лечению, частым выявлением холестеатомы и выраженными дегенеративно-деструктивными изменениями в костной системе среднего уха вне зависимости от формы хронического среднего отита [20, 21].
Костная ткань височной кости, являясь частью единой костной системы как органа, аналогичным образом участвует в воспалительном процессе в полостях среднего уха [22]. Существует устойчивое динамичное равновесие между минералами кости и тканевой жидкости как в норме, так и при воспалении [22—24]. В настоящее время известно более 30 остеотропных элементов: медь, стронций, цинк, барий, алюминий, бериллий, кремний, фтор и другие микроэлементы, которые необходимы для жизнедеятельности остеогенных клеток в процессе оссификации и декальцинации костной ткани [25, 26].
Различные макро- и микроэлементы не просто депонируются в костной ткани в ходе непрерывного обмена минеральными соединениями с биологическими жидкостями, но и активно вовлекаются в процесс ее ремоделирования, обеспечивая адекватную реакцию при развитии воспалительного процесса, во многом определяя структурную организацию органоминерального комплекса и исход развития гнойного воспалительного процесса [27—29]. Ряд исследований указывает на изменения элементного состава как одно из ведущих патохимических звеньев развития и поддержания патологического ремоделирования костной ткани [28—30].
Однако несмотря на общеизвестные данные о роли макро- и микроэлементов в метаболизме костной ткани, до сих пор остается неисследованным элементный состав височной кости при хронических гнойных средних отитах. При достаточно высоком уровне изученности морфологического строения воспалительно-измененной слизистой оболочки полостей среднего уха отсутствуют исследования о корреляции результатов гистологического исследования операционно-биопсийного материала и изменений в минеральном составе костной ткани височной кости. Идентификация характера изменений элементного состава костной ткани пациента как триггера формирования хронического деструктивного воспалительного процесса в закрытых полостях среднего уха позволит подобрать максимально эффективную хирургическую тактику по срокам лечения, виду оперативного вмешательства и оптимально подобранной консервативной терапии.
Цель исследования — изучить влияние элементного состава костной ткани на деструкцию структур височной кости при хронических гнойных средних отитах.
Материал и методы
Проведен ретроспективный анализ результатов хирургического лечения 331 пациента с ХГСО, оперированного на клинических базах кафедры оториноларингологии ФГБОУ ВО «ЮУГМУ» Минздрава России (ГБУЗ «ЧОКБ», Клиника ЮУГМУ, НУЗ «ДКБ №2»), МБУЗ «ОТКЗ ГКБ №1», МБУЗ «ГКБ №6») за период с 2017 по 2019 г. В исследование включены пациенты, давшие добровольное информированное письменное согласие участвовать в исследовании и лечении, при установленном на основании жалоб, данных анамнеза, оториноларингологического осмотра, дополнительных методов исследования (отомикроэндоскопия, тональная пороговая аудиометрия, тимпанометрия, рентгенотомография, бактериологическое исследование) диагнозе ХГСО.
Пациенты были поделены на две группы в зависимости от диагноза и срока давности заболевания (до 1 года, до 5 лет и более 5 лет): 1-я группа — пациенты с установленным диагнозом «хронический туботимпанальный гнойный средний отит» [Н 66.1], 2-я группа — пациенты с диагнозом «хронический эпитимпано-антральный гнойный средний отит» [Н 66.2]. В качестве контрольной группы были выбраны пациенты с другими оперативными вмешательствами на среднем ухе (врожденная дисгенезия наружного и среднего уха, хемодектома барабанной полости).
Критерии исключения: острое респираторное вирусное заболевание на момент начала исследования, обострения хронических воспалительных заболеваний верхних дыхательных путей, сопутствующая соматическая патология с органной недостаточностью (почечная, дыхательная, сердечная и др.), системные заболевания костной системы (остеопатии, дорсопатии и др.), предшествующие травмы, оперативные вмешательства, кровотечения, предшествующий прием (вне зависимости от причины) кортикостероидов, цитостатиков в течение 1 мес до включения в исследование, которые могут изменить существующую клинико-морфологическую картину ХГСО.
В исследовании использовали апробированный метод интраоперационного взятия костной ткани барабанной полости, сосцевидного отростка у 56 пациентов с хроническим воспалением структур среднего уха [21].
Фрагменты костной ткани непосредственно после их получения освобождали от мукопериоста, тщательно промывали в 0,9% растворе натрия хлорида, предварительно охлажденном до 2—4 °C, тщательно перемешивали (вортекс V-1, «Biosan», Латвия) для удаления крови, центрифугировали при 800 g (центрифуга Eppendorf 5415R с ротором F-45-24-11, Германия) в течение 10 мин при 4 °C, затем высушивали на фильтровальной бумаге, измельчали путем раздавливания тефлоновым прессом, взвешивали. Образцы костной ткани хранили при –86 °C до исследования (морозильная камера Thermo Forma 905, «Thermo Fisher Scientific», США) [31, 32].
Рентгенофлюоресцентный анализ проводили на рентгенофлюоресцентном спектрометре с волновой дисперсией Rigaku Supermini («RIGAKU Corp.», Япония). Калибровка спектрометра для данного исследования осуществлялась с помощью аттестованных стандартных универсальных образцов, воспроизводимость и коррекция дрейфа откалибрована с использованием рекомендованных производителем оборудования стандартных образцов. Образцы помещали в вакуум, облучая первичным рентгеновским излучением, получали генерируемый спектр вторичного рентгеновского излучения, характеризующий состав химических элементов образца [33].
Для количественного определения химических элементов в образцах костной ткани была создана методика исследования, использующая стандартные средства программного обеспечения спектрометра Rigaku Supermini. Данные представлены в виде массовых процентов относительно детектированных в образце элементов в навеске образца. Для исследования использовались высушенные навески измельченной костной ткани массой 0,25—0,5 г. Собственно измерение выполнялось в режиме непрерывного сканирования в условиях вакуума при мощности первичного источника рентгеновского излучения 200 Вт. Диапазон сканирования длин волн характеристического рентгеновского излучения включал в себя элементы от фтора до урана. Подобные условия исследования позволяют определить присутствие и относительное содержание химических элементов с точностью до 0,2 ppm [34, 35]. При анализе данных использована модель расчета на основании фундаментальных параметров с предустановленными стандартами, заложенная в программное обеспечение используемого прибора Rigaku Supermini. Количественный анализ содержания химических элементов фрагментов костной ткани структур среднего уха оценивали на основании интегральной интенсивности характеристического пика элемента спектра рентгенофлюоресцентного спектрометра для кальция, фосфора, железа, серы, хрома, алюминия, натрия, калия, магния, хлора, цинка, йода, кремния, стронция, никеля, мышьяка, селена, молибдена, сурьмы, золота, ртути, висмута, брома, свинца [36—38].
Использованный методический подход позволяет не только выявить наличие токсичных химических элементов, определить относительное количество эссенциальных элементов, но и сопоставить специфические нарушения минерального обмена у пациентов с ХГСО и в результате выявить патогенетический путь деструктивной трансформации костной ткани.
Статистический анализ выполнен с использованием пакета прикладных компьютерных программ Statistica 8.0 for Windows. Данные обработаны методами дескриптивной статистики и представлены в виде медианы (Me) и диапазона между «нижним» (LQ, 25 процентиль) и «верхним» (UQ, 75 процентиль) квартилями. О достоверности межгрупповых различий судили по U-критерию Манна—Уитни. Проверка статистических гипотез выполнялась при критическом уровне значимости p=0,05.
Результаты
Двусторонний ХГСО был диагностирован у 228 (69%) пациентов, левосторонний — у 60 (18%), правосторонний — у 43 (13%). Средний срок заболевания ХГСО, который устанавливали на основании данных медицинских карт с протоколами операций и выписок из амбулаторных карт, составил 9,9 года (от 1 года до 57 лет). У большинства пациентов ХГСО начинался в детском возрасте. Учитывая давность заболевания, в приоритете согласий на хирургическое лечение пациенты в первую очередь указывали на снижение слуха (100%), риск развития осложнений (100%), при минимизации остальных жалоб (периодическая оторея — 62%, перфорация — 15% и др.).
В дооперационном периоде проводили мультиспиральную компьютерную томографию (МСКТ) пирамид височных костей. Выраженность деструктивных изменений височной кости, выявленных у 198 (60%) пациентов, проявилась по-разному: от утолщения межклеточных перегородок до полного заполнения просвета ячеек сосцевидного отростка субстратом мягкотканной плотности. По данным МСКТ, патологический субстрат наиболее часто локализовался в эпитимпануме и выражался деструктивно-кариозными изменениями в длинном отростке и теле наковальни, головке и коротком отростке молоточка, крыше барабанной полости и антрума, а также задней грани пирамиды.
Распределение пациентов в зависимости от давности заболевания и вида оперативного лечения представлено в табл. 1. Санирующие операции выполнялись с вариантами реконструкции закрытого или открытого типа (аттикоантромастоидотомия с элементами облитерации неополостей и реконструкцией звукопроводящего аппарата). Реконструктивные операции закрытого типа (тимпанопластика) выполнялись на сухом ухе (по отомикроскопической оценке) в соответствии с классификацией Х.Л. Вульштейна (1972) с учетом обнаруженных патологических изменений структур среднего уха.
Таблица 1. Распределение пациентов с хроническим гнойным средним отитом в зависимости от давности заболевания и вида оперативного лечения
| Давность заболевания | Вид оперативного лечения | Число пациентов | |
| абс. (%) | абс. (%) | ||
| Контрольная группа (n=6) | Другие оперативные вмешательства на среднем ухе | — | 6 (10,8) |
| До 1 года (n=19) | Реконструкция закрытого типа | 16 (4,8) | 3 (5,3) |
| Санация с реконструкцией закрытого типа | 3 (0,9) | 3 (5,3) | |
| Санация с реконструкцией открытого типа | — | — | |
| До 5 лет (n=82) | Реконструкция закрытого типа | 23 (6,9) | 3 (5,3) |
| Санация с реконструкцией закрытого типа | 42 (12,8) | 3 (5,3) | |
| Санация с реконструкцией открытого типа | 17 (5,1) | 4 (7,2) | |
| Свыше 5 лет (n=230) | Реконструкция закрытого типа | 47 (14,2) | 4 (7,2) |
| Санация с реконструкцией закрытого типа | 156 (47,1) | 22 (39,3) | |
| Санация с реконструкцией открытого типа | 27 (8,2) | 8 (14,3) | |
| Всего | 331 (100) | 56 (100) | |
При интраоперационной визуализации состояния структур среднего уха по данным отомикроскопии у пациентов оценивали следующие признаки: состояние тимпанальной части полости, эпитимпанума, устья слуховой трубы и мастоидальной части полости (мукопериост, грануляции, рубцы, полипы, карманы, слуховые косточки, локализация и размер, края перфорации и подвижность барабанной перепонки).
Анализ полученных у 56 пациентов данных позволяет сделать заключение о наличии определенных изменений элементного состава костной ткани в зависимости от сроков давности заболевания. Прежде всего, это касается изменений массовых соотношений кальция (Ca) и фосфора (P). Так, у пациентов со сроками заболевания до 5 лет наблюдалось снижение относительного содержания фосфора при достаточно выраженном приросте уровня кальция. В то же время у пациентов с давностью заболевания >5 лет была выявлена относительная стабилизация уровня кальция при сохранении крайне низкой массовой доли фосфора в костной ткани височной кости, сопровождавшаяся снижением относительных уровней таких микроэлементов, как сера (S), калий (K), хлор (Cl) и магний (Mg) (табл. 2).
Таблица 2. Относительная массовая доля наиболее важных элементов в костной ткани височной кости при различных сроках давности заболевания
| Микроэлементы | Содержание микроэлементов (%) | |||
| контрольная группа (n=6) | пациенты с ХГСО | |||
| давность заболевания до 1 года (n=6) | давность заболевания до 5 лет (n=10) | давность заболевания свыше 5 лет (n=34) | ||
| P | 25,031 (24,05—26,01) | 24,021* (18,45—27,10) | 17,980* (15,48—19,99) | 18,629* (13,00—22,55) |
| Ca | 21,087 (15,90—26,27) | 56,331* (34,50—66,87) | 74,823* (60,20—75,36) | 51,049* (41,51—65,08) |
| Fe | 15,963 (15,94—15,99) | 13,577 (8,54—15,94) | 6,482 (6,29—18,55) | 13,138 (8,48—17,05) |
| Si | 9,581 (8,09—11,07) | 8,089 (4,58—8,38) | 3,878* (3,77—3,98) | 4,825 (2,97—5,98) |
| S | 5,823 (5,19—6,46) | 3,268 (2,51—6,46) | 1,999* (0,89—2,29) | 2,999 (1,73—4,00) |
| Cr | 6,823 (5,27—8,38) | 5,271 (2,90—8,38) | 4,551 (3,31—6,90) | 3,822* (2,47—6,32) |
| Al | 4,686 (4,19—5,18) | 2,518 (1,35—4,28) | 1,248 (1,14—2,43) | 2,136 (1,64—3,44) |
| K | 3,743 (3,12—4,36) | 2,852 (1,81—3,75) | 1,190* (0,78—1,81) | 1,941 (1,38—3,18) |
| Cl | 1,720 (1,14—2,30) | 0,908 (0,60—1,44) | 0,619* (0,43—1,08) | 0,739 (0,60—1,15) |
| Mg | 5,972 (5,97—5,97) | 4,768 (3,93—5,30) | 2,801* (0,32—5,28) | 2,159 (1,65—5,25) |
Примечание. Здесь и в табл. 3: * — статистически значимые отличия между показателями.
Наиболее выраженные изменения элементного состава были выявлены в группах пациентов с деструктивными формами ХГСО на сроках заболевания >5 лет, что сопровождалось также существенными изменениями уровней кремния и серы (табл. 3). Данные микроэлементы играют важную роль в процессах минерализации и формировании органического матрикса костной ткани по патологическому типу у пациентов с ХГСО.
Таблица 3. Относительная массовая доля наиболее важных элементов в костной ткани височной кости при различных клинических формах ХГСО
| Микроэлементы | Содержание микроэлементов (%) | ||
| группа контроля (n=6) | 1-я группа (n=14) | 2-я группа (n=36) | |
| туботимпанальный средний отит | эпитимпано-антральный средний отит | ||
| P | 25,031 (24,05—26,01) | 17,885 (15,27—21,09) | 19,290* (13,81—22,55) |
| Ca | 21,087 (15,90—26,27) | 54,046* (42,19—75,15) | 56,450* (45,37—67,68) |
| Fe | 15,963 (15,94—15,99) | 13,138 (7,27—20,80) | 12,953 (8,61—17,01) |
| Si | 9,581 (8,09—11,07) | 4,573* (3,77—5,43) | 4,039* (1,98—5,98) |
| S | 5,823 (5,19—6,46) | 3,326 (2,00—4,09) | 2,073* (1,50—3,29) |
| Cr | 6,823 (5,27—8,38) | 5,132 (3,21—5,70) | 3,822 (3,38—6,34) |
| Al | 4,686 (4,19—5,18) | 2,426 (1,50—3,33) | 2,126 (1,25—3,44) |
| K | 3,743 (3,12—4,36) | 1,854* (1,30—2,72) | 1,848 (1,14—3,18) |
| Cl | 1,720 (1,14—2,30) | 1,050 (0,62—1,15) | 0,609 (0,43—1,15) |
| Mg | 5,972 (5,97—5,97) | 1,616 (0,57—3,85) | 4,345 (1,90—5,26) |
Из полученных результатов следует, что на всех исследованных сроках наблюдался определенный дисбаланс в содержании элементного состава с наибольшей выраженностью при сроке давности заболевания от 1 года вне зависимости от наблюдаемой клинической формы заболевания, получили стабильное повышение уровня кальция при относительном снижении доли фосфора в костной ткани височной кости. При сроках заболевания >1 года определялись существенные изменения уровней не только кальция и фосфора, но и кремния и серы в группе пациентов с деструктивными формами ХГСО. Такого рода патохимические сдвиги являются очевидным препятствием для адекватной минерализации ультраструктур височной кости при хроническом воспалении за счет деструкции с последующим патологическим ремоделированием по различным вариантам: остеонекроз, остеопролиферация и остеосклероз [31].
Заключение
Рентгенофлюоресцентная спектроскопия как метод определения элементного состава костной ткани с помощью анализа вторичного рентгеновского излучения позволяет провести элементный химический анализ ремоделирования костной ткани. Полагаем, что нарушенный элементный состав является следствием нарушения минерального обмена костной ткани височной кости при гнойно-деструктивном воспалении. Выявленный комплексный дисбаланс элементов может служить индикаторным критерием прогрессирующего течения хронического гнойно-деструктивного процесса в полостях среднего уха с длительностью заболевания ХГСО >1 года. Рентгенофлюоресцентная спектроскопия позволяет достоверно дифференцировать гнойные заболевания височной кости, характеризующиеся разрежением костной ткани вследствие хронического гнойного воспаления, а также определять скорость трансформации костной ткани при формировании осложнений. Полученные результаты перспективны с точки зрения разработки новых прогностических и терапевтических подходов в отохирургии при ведении пациентов с хроническим средним отитом, предусматривающих сочетанное использование морфологических методов исследования с микроэлементным анализом костной ткани височной кости.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflicts of interest.