IMPEDANSMETRIA

Imitanţa constituie o ca­rac­te­ristică fizică a tutu­ror sistemelor mecanice vi­bra­to­rii.

Denumirea de IMITANŢĂ de­ri­vă din combinarea a doi ter­­meni complementari: Impe­dan­ţă şi Admitanţă.

Deoarece cei doi termeni reprezintă acelaşi fenomen văzut din două puncte de vedere, putem folosi termenii de impedanţă şi imitanţă unul în locul celuilalt.

Având în vedere că, până nu demult, pentru măsurarea acestei caracteristici fizice s-a folosit termenul de impedansmetrie, îl vom folosi în continuare datorită familiarităţii sale.

Uşurinţa cu care energia va curge prin sistemul vibrator se numeşte ADMITANŢĂ. În schimb, IMPEDANŢA este un factor care traduce opoziţia unui sistem la un transfer de energie. În cazul fenomenelor continue, singura forţă care se opune acţiunii este rezistenţa.

Din fizică, sunt cunoscute impedanţa mecanică şi impedanţa electrică.

1.1. Impedanţa acustică

Impedanţa acustică reprezintă opoziţia unui mediu material la punerea sa în vibraţie de către o undă sonoră. Ea se descompune în rezistenţă şi reactanţă.

a) Rezistenţa se datorează frecării; ea este independentă de frecvenţa vibraţiei.

În cazul fenomenelor vibratorii (cum este şi sunetul) intervine suplimentar şi un factor dependent de frecvenţă (reactanţa).

b) Reactanţa se datorează forţelor de masă şi de rigiditate, ale căror efecte sunt contrare. Reactanţa depinde de frecvenţă: masa afectează frecvenţele acute, iar rigiditatea afectează frecvenţele grave.

Deoarece, în cazul patologiei urechii, factorul principal este reprezentat de modificarea rigidităţii, se admite, prin aproximare, că impedanţa globală este asimilabilă rigidităţii. În practică, se operează cu inversul rigidităţii, care este complianţa.

De aceea, când se vorbeşte de o impedanţă crescută, prin aceasta se subînţelege că factorul complianţă este scăzut, şi invers.

Există mai multe variante de reprezentare grafică sau numerică a impedanţei.

Cea mai cunoscută este reprezentarea rectangulară (figura 1). Aceasta permite sesizarea rapidă a relaţiei care există între elementele constitutive ale impedanţei.
 

Vectorul orizontal reprezintă rezistenţa. Cei doi vectori verticali reprezintă cele două reactanţe care acţio­nează în sens opus. Reactanţa globală este diferenţa dintre reactanţele de masă şi de rigiditate. Mărimea vectorilor componenţi ai reactanţei este proporţională cu importanţa fiecărui element reprezentat. Se observă în imagine că reactanţa de rigiditate este cu mult mai mare decât reactanţa de masă (lucru cu atât mai pregnant cu cât frecvenţa de stimulare este mai gravă).

Vectorul impedanţă este rezultanta celor doi vectori (rezistenţa şi reactanţa) care acţionează perpendicular unul pe celălalt.

Aplicând teorema lui Pitagora:

Z² = R² + X²

sau

în care:

Z = impedanţa                              S = rigiditatea

R = rezistenţa                               M = masa

X = reactanţa globală                   f = frecvenţa

Impedanţa se obţine prin extragerea rădăcinii pătrate:

Impedanţa acustică a urechii reprezintă opoziţia întâlnită de undele sonore în propagarea lor prin urechea medie şi urechea internă, opoziţie ce se poate înregistra la nivelul timpanului.

Impedansmetria poate fi privită ca o modalitate de evaluare a felului în care energia curge prin urechea externă şi urechea medie spre cohlee.

Mecanismul urechii medii serveşte la transformarea energiei din forma acustică în cea hidraulică. Undele de presiune aeriană generate de semnalul acustic pun în vibraţie membrana timpanică, iar aceasta pune lanţul osicular în mişcare. Apoi, platina scăriţei vibrează şi pune lichidele urechii interne în acţiune.

Măsurarea imitanţei este o cale indirectă de evaluare a felului în care curge energia prin acest sistem: dacă sistemul urechii medii este normal, energia va curge într-o modalitate previzibilă. Dacă nu, atunci energia va curge fie prea bine (admitanţă mare), fie insuficient (impedanţă mare). Se observă că rezistenţa este partea reală a impedanţei, în timp ce reactanţa este partea sa imaginară. Termenul de imaginar vine din faptul că, în cazul nostru, întotdeauna rezultatul parantezei este negativ (adică reactanţa de rigiditate este mai mare decât cea de masă) şi nu există numere negative ca rezultat al ridicării la pătrat.

Tot din formula de mai sus se poate vedea că efectele masei sunt multiplicate de frecvenţă, în timp ce, dimpotrivă, efectele rigidităţii sunt divizate de aceasta.

În concluzie, se spune că frecvenţele acute sunt controlate de masă, iar cele grave sunt controlate de rigiditate.

În patologia otologică, efectele modificării rigidităţii sunt importante, deoarece masa sistemului timpan-lanţ osicular este insignifiantă. De aceea, sunetul din sonda echipamentului cu care se măsoară imitanţa este de frecvenţă gravă (220 sau 226 Hz).

Există o frecvenţă a sunetului la care cele două reactanţe se anulează, fiind egale ca mărime. În acel moment, singurul factor de opoziţie rămâne rezistenţa (frecarea). Această frecvenţă privilegiată se numeşte frecvenţa de rezonanţă.

Urechea medie nu constituie un mediu omogen şi impedanţa ei proprie nu este decât rezultanta impedanţelor individuale ale fiecărui element component: timpan, lanţ osicular, ligamente, muşchi, membrane, ca şi a volumului cavităţilor. Mai mult, rolul fiecăruia din cei trei factori constitutivi (rezistenţă, reactanţele de masă şi de rigiditate) nu este acelaşi.

Factorul frecare apare sub forma de frecare între osişoare, sub efectele mişcării aerului prin trecerile înguste ale cavităţii casei timpanului şi mastoidei şi, mai ales, la intrarea în urechea internă.

În ansamblu, acest factor este neglijabil.

Factorul masă există la nivelul timpanului şi al lanţului osicular. Greutatea efectivă a lanţului osicular este în realitate cu mult mai mică decât greutatea reală (ciocan = 32 mg, nicovală = 32 mg şi scăriţă = 2,86 mg; deci în total aproximativ 67 mg), din cauza modului de suspensie din urechea medie, care îl face să oscileze în jurul centrului de greutate. Se vede că acest factor joacă un rol minor.

Studiul modificării patologice a rezistenţei masei nu permite obţinerea unor date utile în diagnosticul diferenţial.

În schimb, factorul rigiditate este elementul esenţial al impedanţei acustice a urechii. El ţine de timpan, de muşchii ciocanului şi scăriţei (în stare de repaus), de ligamente, de volumul aerian al urechii medii şi al cavităţilor mastoidiene care comunică cu aceasta. Se poate spune că urechea medie este controlată de rigiditate. Acest fapt este adevărat atât în stare normală, cât şi în modificările patologice.

De aceea, deşi metoda se numeşte impedansmetrie (sau imitansmetrie), de fapt, se măsoară complianţa, care este inversul reactanţei de rigiditate.

Primul care a utilizat măsurarea impedanţei acustice în clinică a fost danezul Otto Metz în 1946.

De la el au rămas câteva standarde mereu actuale: ermetizarea obligatorie a conductului auditiv extern cu sonda impedansmetrului, comportarea muşchilor urechii medii în hipoacuzia de transmisie şi în hipoacuzia neurosenzorială, topodiagnosticul în paralizia de nerv facial.

În timp, s-au urmat două căi principale de dezvoltare de principiu ale echipamentului:

• punte electromecanică (Zwislocki);

• punte electroacustică (Terkildsen şi Scott Nielsen).

Conceptul care şi-a dovedit fiabilitatea în clinică a fost cel al punţii electroacustice.

Echipamentele utilizate de-a lungul timpului nu s-au bucurat la început de succes deoarece au evaluat numai impedanţa statică (măsurată în ohmi acustici).

Măsurarea doar a valorilor complianţei statice (în centimetri cubi echivalenţi) nu a permis clinicienilor să facă distincţie între diferitele entităţi nosologice din cauza suprapunerii mai multor stări (normale şi patologice) în interiorul aceloraşi limite valorice.

Valorificarea informaţiilor rezultate din impedansmetrie a devenit posibilă doar atunci când s-au modificat artificial de către operator condiţiile bazale ale sistemului timpan-lanţ osicular.

Această variantă de măsurare a primit denumirea de măsurare a complianţei dinamice.

Variaţia se obţine prin modificarea artificială a presiunii din interiorul conductului auditiv extern şi prin solicitarea reflexului stapedian.

Pentru a înţelege mai uşor modalitatea de lucru cu impedansmetru (figura 2), voi prezenta schema de principiu a acestuia (figura 3).
 

Impedansmetrul are următoarele componente principale:

• Un oscilator care generează tonul sondei (frecvenţa tipică este 220 Hz). Tonul este trimis la un traductor care converteşte semnalul electric în semnal acustic, acesta fiind trimis în sondă, care este introdusă şi etanşeizată în conductul auditiv extern.

• Un microfon care monitorizează nivelul tonului din sondă. Impedansmetrul este astfel construit încât să menţină nivelul tonului de sondă la un nivel constant de dB SPL şi să înregistreze orice schimbare a acestui nivel de SPL (pe un cadran sau un instrument de înregistrare).

• Un sistem care controlează presiunea din conductul auditiv extern – pompă şi manometru, care măsoară presiunea aeriană ce este transmisă în conductul auditiv extern.

• Generator de semnale acustice şi traductori care permit stimularea urechii pentru declanşarea reflexului stapedian (despre care vom vorbi mai târziu).

Generatorul produce tonuri pure şi zgomot de bandă largă (White Noise).

Sunetele pot fi trimise fie la urechea care conţine sonda (stimulare ipsilaterală), fie prin cască la cealaltă ureche (stimulare contralaterală) (figura 4).
 

Examenul impedansmetric începe obligatoriu prin otoscopie, pentru a fi siguri că timpanul este intact şi că nu există niciun obstacol între sondă şi timpan. Altfel, vom măsura impedanţa obstacolului, şi nu a sistemului timpan-lanţ osicular.

Dacă timpanul este perforat, atunci sunetul se va răspândi în tot sistemul celular mastoidian, fără să se reflecte, ceea ce face imposibilă măsurarea componentei reflectate.

Deci, impedansmetria nu este realizabilă în condiţii de perforaţie a timpanului.

Această limitare a utilizării impedansmetriei poate fi folosită clinic în două situaţii:

• decelarea unor microperforaţii invizibile la examenul otomicroscopic;

• pentru controlul permeabilităţii tuburilor de dren transtimpanale.

1.2. Tipuri de timpanogramă

Tehnica de obţinere a funcţiei complianţă/presiune se numeşte timpanometrie, iar reprezentarea grafică a acestei funcţii poartă denumirea de timpanogramă (figura 5).
 

În general, utilizând ca frecvenţă a sondei o frecvenţă gravă care să nu fie multiplu al frecvenţei de reţea (220 sau 226 Hz), sunt recunoscute trei tipuri principale de timpanogramă (A, B şi C), la care se adaugă aspecte mai rare (grupate separat).

a) Timpanograma de tip A are următoarele caracteristici:

• Are formă de clopot, cu un vârf bine definit, cu semnificaţia că în cavumul timpanic există o pernă de aer.

• Vârful este centrat pe presiunea 0 (presiunea atmosferică). Se consideră că presiunea din urechea medie este normală dacă vârful curbei este situat între presiunile de ± 100 daPa (sau mm coloană de apă).

• Ramurile clopotului au o deschidere bine determinată astfel încât două verticale ridicate de la valorile -50 şi +50 daPa trebuie să intersecteze cursa la 40% din înălţimea cursei. Acest parametru se numeşte gradient.

• La -200 daPa, curba rămâne la o distanţă mai mare de abscisă decât la valoarea +200 daPa. Se poate explica printr-o anumită rezistenţă a timpanului la tracţiuni spre exterior.

Variante ale timpanogramei de tip A:

As – complianţă mai mică decât normalul, se întâlneşte în fixarea lanţului osicular (otoscleroză).

Ad – complianţă cu mult peste normal, apare în timpane monomerice sau în întreruperi de lanţ osicular.

b) Timpanograma de tip B apare ca urmare a faptului că variaţiile de presiune nu mai pot modifica valoarea complianţei. Aerul din casa timpanului este înlocuit fie cu lichid (sânge, serozitate), fie cu substanţă solidă (glomus de jugulară). Cu toată această sărăcie de semnificaţii, există diverse aspecte care merită atenţie (figura 6).
 

c) Timpanograma de tip C descrie situaţia în care în casa timpanului există o depresiune aeriană. Mecanism de producere: dacă aerul se rarefiază în urechea medie din cauza unei disfuncţii tubare, pentru ca timpanul să ia o poziţie mediană, iar complianţa să atingă valoarea maximă, trebuie creată în conductul auditiv extern o depresiune de aceeaşi valoare. Această stare se traduce grafic printr-o translaţie a curbei normale spre zona valorilor negative. Proiecţia vârfului (momentul de echipresiune) va indica valoarea depresiunii din casa timpanului.

d) Curbă cu vârfuri multiple – din cauza unor zone cu frecvenţă de rezonanţă diferită (figura 7), ceea ce semnifică prezenţa unor sechele postotoreice.
 

e) Vârfuri false

• Care mimează timpanograma AS, dar vârful se datorează unor cicatrice timpanale; nu există o pernă de aer reală în casa timpanului.

• Care mimează otita seroasă, în realitate fiind un timpan moderat rigidizat ca urmare a sechelelor postotitice, însoţit de o depresiune simplă.

f) Curbe plate false

• apar de tip B când de fapt sunt de tip C, dar cu vârful la -600 daPa, în timp ce aparatele au limita la -400 daPa;

• situaţii care nu au legătură cu timpanul;

• sonda montată defectuos (vârful sondei este înfundat în piesa de etanşeizare);

• polip auricular care obstruează CAE;

• CAE în fund de sac (aplazie);

• dop cerumen.

Pentru a se evita situaţiile neplăcute, controlul vizual al CAE trebuie făcut şi de cel care recomandă examenul prin impedansmetrie, cât şi de cel care îl execută.

g) Urechi medii în care aerul a fost înlocuit:

• colecţii neinflamatorii (hemotimpan);

• timpan bleu idiopatic;

• tumori vasculare (tumoră glomică, golf de jugulară ectaziat, anevrism carotidian) – acestea nu se manifestă decât dacă intră în contact cu timpanul căruia îi transmit pulsaţiile lor;

• colesteatom sub timpan neperforat.

Rezultatele testului pot fi exprimate fie în ohmi acustici (pentru impedanţă), fie în cc echivalenţi (pentru complianţă).

Este esenţial de ţinut seama că sonda măsoară cu pri­o­ri­ta­te impedanţa a ceea ce se află în faţa ei, adică a tim­pa­nu­lui. Aceasta înseamnă că manifestările de rigidi­tate sau de elasticitate puse în evidenţă depind în primul rând de supleţea timpanului, care este dependentă de structura sa proprie, normală sau patologică, sau de ceea ce se găseşte în urechea medie (depresiune aeriană, colecţie lichidiană, aderenţe) şi abia în al doilea rând de lanţul osicular, a cărui mobilitate are influenţă asupra mobilităţii timpanului.

Acest lucru este important deoarece, în caz de patologii asociate ce acţionează simultan şi asupra lanţului osicular, şi asupra timpanului, ceea ce primează (şi este vizualizat) sunt manifestările timpanice.

Diagnostic diferenţial prin complianţa statică a urechii medii patologice cu timpan închis:

• otoscleroza – timpanogramă de tip A cu complianţă mică din cauza creşterii rigidităţii date de fixarea platinei în fereastra ovală;

• întreruperea de lanţ osicular cauzată de:

  • traumatism cranian;

  • rănire timpano-osiculară (bastonaşe cu vată sau an­dre­le);

  • liză progresivă într-un proces infecţios cronic;

  • liză secundară după o intervenţie cofochirurgicală;

  • aplazie minoră.

În aceste cazuri, complianţa este anormal de mare.

• timpane flaccide (monomerice) – cel mai des întâlnite în cazurile de complianţă crescută;

• disfuncţie tubară;

• colecţie lichidiană:

• otite seroase;

• hemotimpan;

• timpanoscleroză, fibroză cicatriceală, otită adezivă.

• Alte hipoacuzii de transmisie (HT) cu timpan închis:

• orice altă fixare osiculară (în afara otosclerozei);

• anchiloză incudo-maleară;

• fixare congenitală a scăriţei;

• tumorile de ureche medie care invadează cavitatea şi care pot bloca timpanul în diverse grade;

• colesteatom;

• tumori vasculare.

Modificări spontane ale complianţeI

Complianţa poate fluctua spontan din diverse cauze:

• pulsaţii vasculare – pot apărea la subiecţi perfect sănătoşi;

• pulsaţii patologice (descrise mai sus);

• fluctuaţii respiratorii – în caz de beanţă tubară, efectele respiraţiei se transmit la urechea medie şi acţionează asupra complianţei timpanice, care se modifică la fiecare inspiraţie. Acest efect parazit jenează în special căutarea reflexului stapedian acustic;

• cloniile musculare date de muşchiul peristafilin extern. Aceste clonii determină apariţia acufenelor obiective (zgomote care pot fi auzite şi de alţii, nu numai de către pacient).

Înregistrarea acufenelor obiective se poate face atât prin impedansmetrie (figura 8), cât şi acustic (cu ajutorul unui microfon sensibil). Acufenele obiective pot fi apoi analizate în frecvenţă, obţinându-se o histogramă intensitate/frecvenţă.
 

Sindromul de contracţie tonică a muş­chiu­lui tensor tympanI

Folosind un ton al sondei de 550 Hz, Klockhoff a observat că, la unii subiecţi impedanţa acustică a urechii fluctuează destul de mult, în mod neregulat.

Înregistrarea arată o suprapunere a unor oscilaţii sincrone cu pulsul peste o ondulaţie mai largă (figura 9). Klockhoff a concluzionat că modificările de impedanţă se datorează contracţiilor tonice fluctuante ale muşchiului tensor tympani.
 

Demonstraţia că acest fenomen are o origine musculară a fost făcută prin administrarea de succinilcolină şi pentotal de sodiu, care a abolit complet aceste fluctuaţii spontane ale impedanţei.

Următoarele argumente indică faptul că muşchiul care se contractă este tensor tympani, şi nu muşchiul stapedian:

1. Schimbările de impedanţă au o amplitudine mai mare decât cea care poate fi obţinută ca răspuns reflex al muşchiului stapedian la stimularea acustică.

2. Acest fenomen a fost observat la multe urechi în care interferenţa muşchiului stapedian a fost exclusă prin fixare stapediană (otoscleroză), discontinuitatea lanţului osicular sau paralizie a nervului facial ipsilateral.

3. Secţionarea unilaterală a muşchiului tensor tympani, practicată într-un caz care prezenta acest fenomen tonic bilateral, a dus la eliminarea acuzelor de partea urechii operate.

Sindromul de contracţie tonică a muşchiului tensor tympani este asociat cu următoarele simptome:

a) senzaţie de presiune şi plenitudine a urechii, câteo­dată otalgie;

b) tinitus;

c) unele anomalii ale percepţiei sonore, în special probleme de discriminare a vorbirii, în ciuda unei audio­grame tonale liminare în limite normale;

d) senzaţie de ameţeală nespecifică, cu toate că rezultatele testării vestibulare au fost întotdeauna normale;

e) cefalee sub formă de senzaţie de presiune crescută;

f) tensiunea psihică crescută pare să fie factorul etio­logic esenţial în aproape toate cazurile.

 

(Continuarea în numărul următor)