Выбор толщины хрящевого трансплантата для хирургического лечения ретракционного кармана тимпанальной мембраны на основании модального анализа колебательной системы среднего уха

  • Геннадий Иванович Михасев Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь
  • Сергей Михайлович Босяков Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь
  • Кирилл Сергеевич Юркевич Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь
  • Алина Александровна Дутина Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь
  • Людмила Григорьевна Петрова Белорусская медицинская академия последипломного образования, ул. П. Бровки, 3, корп. 3, 220013, г. Минск, Беларусь
  • Марина Михайловна Майсюк Республиканский научно­практический центр отоларингологии, ул. Сухая, 8, 220004, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Сформулированы рекомендации для проведения хирургических операций по устранению ретракционного кармана тимпанальной мембраны и улучшению слуха. Выполнены конечно-элементные расчеты собственных частот колебательных систем среднего уха в норме, а также с патологией тимпанальной мембраны и с хрящевым трансплантатом. Конечно-элементная модель среднего уха состоит из тимпанальной мембраны, молоточка, наковальни и стремени. Патологические изменения упругих свойств тимпанальной мембраны описы ваются посредством изменения модуля упругости. Определены геометрические размеры хрящевого трансплантата тимпанальной мембраны для создания акустических условий, соответствующих функциям здоровой барабанной перепонки. Полученные результаты могут быть использованы для оценки толщины хрящевого трансплантата, необходимого для восстановления функций среднего уха посредством реконструкции тимпанальной мембраны с ретракционным карманом. 

Биографии авторов

Геннадий Иванович Михасев, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; заведующий кафедрой био- и наномеханики механико-математического факультета

Сергей Михайлович Босяков, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры теоретической и прикладной механики механико-математического факультета

Кирилл Сергеевич Юркевич, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры био- и наномеханики механико-математического факультета

Алина Александровна Дутина, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Республика Беларусь

аспирантка кафедры аналитической экономики и эконометрики экономического факультета

Людмила Григорьевна Петрова, Белорусская медицинская академия последипломного образования, ул. П. Бровки, 3, корп. 3, 220013, г. Минск, Беларусь

доктор медицинских наук, профессор; заведующий кафедрой ЛОР-болезней

Марина Михайловна Майсюк, Республиканский научно­практический центр отоларингологии, ул. Сухая, 8, 220004, г. Минск, Беларусь

заведующий оториноларингологическим отделением для детей

Литература

  1. Ars B., Decraemer W. Tympanic membrane lamina propria and middle ear cholesteatoma. In: M. Tos, J. Thomsen, E. Peitersen (eds). Cholesteatoma and Mastoid Surgery. Amsterdam ; Berkeley ; Milano, 1989. P. 429 – 432.
  2. Beer H.-J., Bornitz M., Hardke H.-J., et al. Modeling of components of the human middle ear and simulation of their dynamic behavior. audiol. Neurotol. 1999. Vol. 4. P. 156 –162.
  3. Cassano M., Cassano P. Retraction pockets of pars tensa in pediatric patients: Clinical evolution and treatment. Int. J. Pediat. otorhin. 2010. Vol. 74, issue 2. P. 178–182. DOI: 10.1016/j.ijporl.2009.11.004.
  4. Couloigner V., Molony N., Viala P., et al. Cartilage tympanoplasty for posterosuperior retraction pockets of the pars tensa in children. otol. Neurot. 2003. Vol. 24. P. 264 –269.
  5. Elkhouri N., Liu H., Funnell W. R. J. Low-frequency finite-element modeling of the gerbil middle ear. J. assoc. Res. otolaryngol. 2006. Vol. 7, No. 4. P. 399 – 413.
  6. Esteve D., Dubreuil Ch., Delia Vedova Cl., et al. Physiology and physiopathology of the eustachian tube opening function : Interest of tubomanometry. J. Fr. ORL. 2001. Vol. 50, No. 5. P. 233–241 (in Fr.). DOI: 14559, 35400010218205.0020.
  7. Fung Y. C. Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues. New York, 1993.
  8. Funnell W. R. J., Laszlo C. Modelling of the cat eardrum as a thin shell using the finite-element method. J. acoust. Soc. am. 1978. Vol. 63, No. 5. P. 1461–1467.
  9. Kirikae J. The structure and function of middle ear. Tokyo, 1960.
  10. Ladak H. M., Funnell W. R., Decraemer W. F., et al. A geometrically nonlinear finite-element model of the cat eardrum. J. acoust. Soc. am. 2006. Vol. 119, issue 5. P. 2859 –2868. DOI: 10.1121/1.2188370.
  11. Larsen P. L., Tos M. Ear polyps in posterior superior retraction pockets, herodion. Histopathological and pathogenetic aspects. J. oto-Rhino-Laryngol. 1992. Vol. 54, No. 6. P. 328–330. DOI:10.1159/000276325.
  12. Lee C. F., Chen J. H., Chou Y. F., et al. Optimal graft thickness for different sizes of tympanic membrane perforation in cartilage myringoplasty: a finite element analysis. Laryngoscope. 2007. Vol. 117, No. 4. P. 725–730.
  13. Lee C.-F., Hsu L.-P., Chen P.-R., et al. Biomechanical modeling and design optimization of cartilage myringoplasty using finite element analysis. audiol. Neurot. 2006. Vol. 11, No. 6. P. 380 –388.
  14. Lesser T. H. J., Williams K. R. The tympanic membrane in cross section: a finite element analysis. J. Laryngol. otology. 1988. Vol. 102, issue 3. P. 209 –214. DOI: 10.1017/S0022215100104542.
  15. Mikhasev G. I., Bosiakov S. M., Petrova L. G., et al. Finite-element modelling of the tympanic membrane retraction pocket under negative pressure in the tympanic cavity. Facta Univ. Ser. Mech. Eng. 2015. Vol. 13, No. 3. P. 249 –257.
  16. Mikhasev G., Ermochenko S., Bornitz M. On the strain – stress state of the reconstructed middle ear after inserting a malleus – incus prosthesis. Math. Med. Biol. 2010. Vol. 27. P. 289 –312.
  17. Neumann A., Jahnke K. Reconstruction of the tympanic membrane applying cartilage: Techniques, indications and results. HNo. 2005. Vol. 53, issue 6. P. 573–586 (in Ger.). DOI: 10.1007/s00106-005-1280-8.
  18. Ohnishi T., Shirahata Y., Fukami M., et al. The atelectatic ear and its classification. auris-Nasus-Larynx. 1985. Vol. 12, suppl. 1. P. 211–213. DOI: 10.1016/S0385-8146(85)80152-8.
  19. Tos M., Stangerup S. E., Larsen P. Dynamics of eardrum changes following secretory otitis. A prospective study. arch. otolaryngol. Head Neck Surg. 1987. Vol. 113, No. 4. P. 380 –385. DOI: 10.1001/archotol.1987.01860040042014.
  20. Wada H., Koike T., Kobayashi T. Three-dimensional finite-element method (FEM) analysis of the human middle ear. In: K.-B. Huttenbrink (ed.). Middle Ear Mechanics in Research and otosurgery. Dresden, 1997. P. 76 – 81.
  21. Wells M. D., Micheals L. Role of retraction pockets in cholesteatoma formation. Clinic. otolaryn. 1983. Vol. 8, issue 1. P. 39 – 45. DOI: 10.1111/j.1365-2273.1983.tb01670.x.
  22. Wen Yu.-H., Hsu L.-P., Chen P.-R., et al. Design optimization of cartilage myringoplasty using finite. Tzu Chi Med. J. 2006. Vol. 18. P. 370 –377.
  23. Yung M. Cartilage tympanoplasty: literature review. J. Laryngol. otol. 2008. Vol. 122, issue 7. P. 663– 672. DOI: 10.1017/ S0022215108001813.
Опубликован
2018-01-24
Ключевые слова: среднее ухо, тимпанальная мембрана, ретракционный карман, хрящевой трансплантат, конечно-элементный анализ
Как цитировать
Михасев, Г. И., Босяков, С. М., Юркевич, К. С., Дутина, А. А., Петрова, Л. Г., & Майсюк, М. М. (2018). Выбор толщины хрящевого трансплантата для хирургического лечения ретракционного кармана тимпанальной мембраны на основании модального анализа колебательной системы среднего уха. Журнал Белорусского государственного университета. Математика. Информатика, 2, 52-58. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/mathematics/article/view/749