Correlação do percentual de timpanoesclerose na membrana timpânica com a perda auditiva

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1 Trabalho Clínico Correlação do percentual de timpanoesclerose na membrana timpânica com a perda auditiva Correlation of extension of tympanosclerosis with hearing loss Autores: Sady Selaimen da Costa.. (Doutor em Cirurgia..) Cristina Dornelles.. (Mestre em Ciências Médicas: Pediatria..) Letícia Petersen Schmidt Rosito.. (Mestre em Ciências Médicas: Cirurgia..) Aldo von Wangenheim.. (Doutor em Informática..) Eros Comunello.. (Doutor em Informática..) Vilson Heck Junior.. (Bacharel em Ciências da Computação..) Palavras-Chave Timpanoesclerose, Informática Médica, Perda Auditiva..

2 Resumo A timpanoesclerose é uma alteração histológica que ocorre na mucosa da orelha média caracterizada por hialinização, podendo evoluir com calcificação ou ossificação. Quando atinge a membrana timpânica, ela pode ser diagnosticada à otoscopia, tomando um aspecto de placas brancas com extensão variável, geralmente causa perda auditiva condutiva. OBJETIVO: Medir a extensão da timpanoesclerose e correlacioná-la com a perda auditiva, em pacientes com otite média crônica unilateral. METODOLOGIA: Estudo transversal, onde foram revisadas 1400 videotoscopias, entre agosto/2000 e agosto/2007. Através da audiometria tonal foram calculados os valores dos gap aéreo-ósseos. As imagens foram processadas no software Cyclops Auris para a medição das áreas de timpanoesclerose, determinando-se as áreas timpânicas não afetada e afetada. Para avaliar a correlação entre os tamanhos das áreas com timpanoesclerose e o gap foi utilizado o coeficiente de Spearman. RESULTADOS: Das 1400 otoscopias avaliados, de pacientes com otite média crônica, 53 apresentavam patologia unilateral e timpanoesclerose na orelha contralateral sem nenhuma outra alteração. Ao aplicarmos o coeficiente de Spearman, entre o tamanho da área de timpanoesclerose na membrana timpânica e os gap, foi encontrada correlação moderada em 500 e 1000 Hz. Os gap nas demais freqüências não apresentaram correlação com o tamanho da área de timpanoesclerose. CONCLUSÃO: A timpanoesclerose acarreta mais perda auditiva, do tipo condutiva, nas freqüências graves. Há correlação entre a extensão da timpanoesclerose com a perda auditiva nas freqüências de 500 e 1000 Hz. Não há correlação da extensão da timpanoesclerose com a perda auditiva nas freqüências de 2000, 3000 e 4000 Hz... Keywords Tympanosclerosis, Hearing Loss..

3 Abstract Tympanosclerosis is a histological alteration that occurs in the mucous membrane of middle ear caracterized by hyalinization, that can develop in calcification and ossifying. When it reaches the tympanic membrane, it can be diagnosed by otoscopy, generally causing conductive hearing loss. OBJECTIVE: Measure the extension of tympanosclerosis and correlate it with hearing loss, in patients with unilateral cronic otitis media. METODOLOGY: Was studied videotoscopys of 53 ears with tympanosclerosis, without other alterations. Through tone audiograms, the air-bone gap values were calculated. The images were processed in Auris Cyclops software to measurement of the areas with tympanosclerosis, determining the tympanic areas afected and not afected. To evaluate the correlation between the sizes of the areas with tympanosclerosis and the gap it was used the coficient of Spearman. RESULTS: There were appraised 611 patients with cronic otitis media and, of these, 53 had unilateral patology and tympanosclerosis in the other ear. To apply the Spearman coefficient, between the size of the tympanosclerosis area in the tympanic membrane and the gap, it was found a moderated correlation in 500 and 1000 Hz. The gap in the other frequences didn t show correlation with the size of the tympanosclerosis area. CONCLUSION: The tympanosclerosis causes more conductive hearing loss, in bass frequences. There is correlation between the extension of tympanosclerosis with hearing loss in frequences of 500 and 1000 Hz. The is not correlation between the extension of tympanosclerosis with the hearing loss in the frequences of 2000, 3000 and 4000 Hz... Instituição: Universidade Federal do Rio GRande do Sul, Hospital de Clínicas de Porto Alegre, Universidade Federal de Santa Catarina Suporte Financeiro: Fundo de Investimento à Pesquisa e Eventos do Hospital de Clínicas de Porto Alegre, Projeto Cyclops da Universidade Federal de Santa Catarina

4 INTRODUÇÃO A timpanoesclerose foi descrita pela primeira vez por Von Tröltsch 1, em 1873, relatando um processo patológico caracterizado por rigidez da mucosa da orelha média. Posteriormente, Zöllner; Beck, em 1955, introduziram o termo timpanoesclerose 2, descreve uma alteração histológica que ocorre na mucosa da orelha média caracterizada por hialinização, podendo evoluir com calcificação ou ossificação 3. O processo inflamatório induz a uma fibrose da camada mais profunda da túnica mucosa que reveste a membrana timpânica, ou qualquer outro local da orelha média que possa sofrer degenerações hialinas. A hialinização gera placas inicialmente translúcida, que posteriormente se opacificam, assumido a aparência esbranquiçada típica. É o estágio final de um processo originado a partir de inflamação aguda, crônica ou recorrente da lâmina própria da orelha média, caracterizado por um infiltrado progressivo de fibroblastos, causando um aumento de colágeno, o que origina uma formação pobre em células e vasos sangüíneos, seguida por degeneração hialina e, em algumas ocasiões, deposições calcárias 4. O mecanismo biológico de calcificação na timpanoesclerose é, provavelmente, similar ao que ocorre em outras doenças com calcificação tecidual 5. Quando a timpanoesclerose atinge a membrana timpânica, ela pode ser diagnosticada à otoscopia, tomando um aspecto de placas brancas com extensão variável 6. A timpanoesclerose tem sido motivo de inúmeros estudos na literatura, principalmente os de incidência pós-colocação de tubos de ventilação, apresentada em torno de 23% até 53% 7,8,9,10,11. É um processo patológico bastante prevalente, está com

5 freqüência presente nas infecções crônicas da mucosa da orelha média 1,6. Asiri e col. 6 alegam que a perda condutiva é o tipo mais prevalente em conseqüência da timpanoesclerose. Bhaya e col. 12 relatam uma relação direta entre a extensão da timpanoesclerose e a severidade da perda auditiva mista. Em vista do exposto, nos propomos a medir a extensão da timpanoesclerose e correlacioná-la com a perda auditiva, em pacientes com otite média crônica unilateral. METODOLOGIA O Ambulatório de Otite Média Crônica (AOMC) recebe pacientes com diagnóstico de Otite Média Crônica encaminhados pelo ambulatório geral e outros serviços, sem prévio tratamento clínico e cirúrgico. Na primeira consulta é realizada videotoscopia digital, com fibra óptica de 2,7 ou 4 mm, com ângulo de 0º, sendo gravadas ambas as orelhas, de forma seqüencial, com identificação clara do paciente. As imagens digitais constituem um banco de dados, estas são revisadas e descritas em protocolos específicos de forma sistemática pelo orientador chefe do ambulatório, em reuniões semanais. Hoje nosso acervo de imagens é de 1400 orelhas analisadas e catalogadas, entre agosto de 2000 e agosto de Para este trabalho foram selecionadas imagens que tivessem a presença de timpanoesclerose, porém sem nenhuma outra alteração. Também nesta consulta é preenchido um protocolo de primeira consulta que consta de dados básicos de identificação, história atual, anamnese dirigida, acumetria, audiometria tonal e vocal e timpanometria. Através da audiometria tonal foram calculados os valores dos gap aéreo-ósseos, nas freqüências de 500, 1000, 2000, 3000 e 4000 Hz.

6 Para a análise das imagens fez-se necessário o desenvolvimento de uma metodologia que permitisse mensurar e correlacionar a área com timpanoesclerose e a área total do tímpano. Neste contexto, buscamos métodos e modelos computacionais que possibilitassem desenvolver uma plataforma de auxílio ao diagnóstico otológico, simplificando os processos de mensuração da extensão da timpanoesclerose, de maneira a desenvolver métodos rápidos e simples, sem perda de precisão. Os processos atuais, e comuns, de descrição das áreas de timpanoesclerose são feitos por uma análise visual do especialista. O mesmo cria uma divisão imaginária de quadrantes e marca os quadrantes afetados, então anota essa dentre outras informações, que julga necessário, em um protocolo. Como todos os protocolos formam uma base de dados e as informações armazenadas nos protocolos são de origens imprecisas, não é possível fornecer estatísticas precisas sobre essa base de dados, pois as informações, principalmente relativas ao tamanho da timpanoesclerose, não são baseadas em nenhuma métrica de aferição. Para isso propomos um modelo computacional baseado no processamento digital de imagens e geometria. Nesse modelo, utilizamos inicialmente imagens extraídas de uma videotoscopia, gerada através de um exame otoscópico, onde submetemos essas imagens a alguns conceitos, que vão desde a reconstrução de uma elipse, até a segmentação por crescimento de regiões. Procuramos montar essa metodologia de uma maneira simples e capaz de fazer a mensuração de proporção entre área com timpanoesclerose e restante de área íntegra do tímpano. Desta maneira foi desenvolvido o software chamado de Cyclops Auris Wizard, que permite uma execução interativa a qual tem por função assessorar, passo-a-passo, o usuário a realizar o trabalho de seleção

7 das áreas e dos quadrantes. O Wizard facilita a utilização e não adiciona um consumo de tempo relevante, possuindo interfaces simples que possibilitam a seleção das áreas de interesse (tímpano íntegro e preciso) e definição do eixo dos quadrantes, para a mensuração individual de cada quadrante. Como sabemos, o tímpano possuí um formato elíptico, logo, desenvolvemos um modelo de seleção para o especialista, que possibilita a demarcação da área timpânica de forma elíptica. Para fazer a seleção dessa área, o especialista deve mover a elipse sobre a imagem, rotacionar e redimensionar a mesma até efetuar a correta seleção da área timpânica. A timpanoesclerose geralmente possuí formato irregular, por isso não é possível estimá-la de forma anatômica, como ocorre com o tímpano. Para a seleção da área de timpanoesclerose, desenvolvemos um processo misto de seleção, baseado em um desenho aproximado do especialista informando onde se encontra a área afetada. Este desenho serve para selecionar todos os segmentos encontrados pelo processo de segmentação que estiverem em contato com o mesmo. Para uma informação mais detalhada, foi também, concebida a idéia de um eixo de quadrantes. O eixo de quadrantes é composto de duas linhas, onde inicialmente uma se encontra na posição horizontal e a outra na posição vertical e as duas se cruzam no ponto central de cada uma. Neste momento, o especialista deve mover o centro desse eixo (ponto de intersecção das duas retas) para o umbo do martelo. Depois de posicionar os eixos, deve posicionar corretamente a divisão dos quadrantes através de sua rotação. No término desse processo a imagem pode ser rotacionada, para questão de padronização da forma em que se visualiza a imagem.

8 De posse das áreas da timpanoesclerose e do tímpano, e conhecendo onde exatamente ocorre a divisão dos quadrantes, faz-se a mensuração dessas áreas obtendo a proporção que cada uma representa da outra. Com isso temos um modelo padrão, fácil, preciso e rápido de ser aplicado a todos os casos. A análise inicia-se com a seleção e abertura do arquivo contendo a imagem a ser analisada. O arquivo pode estar no formato AVI (Audio and Video Interleaved), ou em algum dos formatos de imagem: Bitmap (*.bmp), Jpeg (*.jpg), PGM ou PPM. Caso o arquivo aberto esteja no formato AVI, o software exibirá uma tela para a reprodução do vídeo e seleção do quadro em que o especialista julga adequado ao exame. Tendo aberto a imagem ou selecionado o quadro de trabalho adequado (Figura 1 A), o especialista então irá para a tela de seleção da região timpânica. Nesta tela o especialista deve fazer a seleção elíptica da área total do tímpano (Figura 1 B). Caso o especialista estime uma área que não apareça na imagem, por estar sobreposta pela parede do duto auditivo, o software calculará uma extrapolação e considerará esta área como sendo do tímpano. Depois de o usuário selecionar a área do tímpano da imagem, o software executa a segmentação da imagem, preparando a próxima etapa onde ocorre a seleção da área detimpanoesclerose. Na tela de seleção da área de timpanoesclerose, o usuário procede fazendo um desenho da área afetada, e o software seleciona automaticamente os segmentos encontrados na imagem que correspondam aquela região, fazendo assim uma seleção precisa (Figura 1C). Depois da seleção das áreas de tímpano total e de timpanoesclerose, o software inicia o processo de definição dos quadrantes do tímpano. Nesta tela o especialista deve

9 mover o centro dos quadrantes até o umbo do martelo e rotacionar os eixos até concluir a seleção corretamente (Figura 1 D). De posse das áreas definidas, o software efetua o cálculo das áreas e exibe uma tela final onde disponibiliza o resultado da mensuração e alguns outros recursos, tanto visuais para aplicar a imagem resultante, quanto para salvar os resultados (Figura 1 E). O tempo médio para execução da mensuração de uma imagem é baixo, para um especialista que já conheça o uso da ferramenta, aproximadamente dois minutos por exame. Ao final da análise da imagem temos o percentual de membrana timpânica intacta e de membrana com timpanoesclerose. Foram avaliadas as imagens de videotoscopias de cada paciente e criado banco de dados, com os resultados, no SPSS. Foram utilizadas tabelas de freqüência simples, para descrição de dados demográficos e para avaliar a correlação entre os tamanhos das áreas com timpanoesclerose e o gap foi utilizado o coeficiente de Spearman. Este projeto foi aprovado pelo Grupo de Pesquisa e Pós-Graduação de nossa instituição. Todos os pacientes que concordam em participar do AOMC assinam Termo de Consentimento Livre e Esclarecido para a utilização anônima dos dados em publicações científicas e para documentação e arquivo de imagens realizadas. RESULTADOS Foram avaliados 700 pacientes com otite média crônica, destes, 53 apresentavam patologia unilateral e timpanoesclerose na orelha contralateral. A média de idade foi de 27 ± 18, e a prevalência do gênero feminino foi de 52%.

10 Todas as perdas auditivas encontradas foram do tipo condutiva, com mediana da média da via aérea de 18 (13 a 35) e da média da via óssea de 7 (2 a 19). Ao aplicarmos o coeficiente de Spearman, entre o tamanho da área de timpanoesclerose na membrana timpânica e os gap, foi encontrada correlação moderada em 500 Hz, r S =0,286 P=0,040 (Figura 2) e 1000 Hz, r S =0,246 P=0,045 (Figura 3). Os gap nas demais freqüências não apresentaram correlação com o tamanho da área de timpanoesclerose (Tabela 1). Tabela 1 - Coeficientes de correlação de Spearman, entre o tamanho da timpanoesclerose e o gap, nas freqüências de 2000, 3000 e 4000 Hz Freqüências 2000 Hz 3000 Hz 4000 Hz Coeficiente de Spearman 0,108 0,124 0,134 Valor P 0,446 0,380 0,345 DISCUSSÃO Para que a transmissão do som seja possível, a membrana timpânica necessita vibrar na mesma freqüência da energia sonora recebida. Isto é possível graças as características da membrana timpânica: sua forma cônica, a qual promove uma concentração maior de energia no centro; e sua mobilidade. Uma mensagem acústica é recebida nas circunvoluções do pavilhão auricular, concentrada no meato acústico externo percorrendo toda a extensão do conduto auditivo externo até chegar à membrana timpânica. Ao vibrar, a membrana timpânica movimenta sincronicamente toda a cadeia ossicular: martelo, bigorna e estribo. A principal função do sistema tímpano-ossicular é a de transmitir a onda sonora de um meio com baixa para um de alta impedância, com a menor perda de energia possível 13.

11 A dinâmica do sistema tímpano-ossicular pode ser prejudicada por placas de timpanoesclerose, especialmente as maiores, pois estas provocam um enrijecimento da membrana timpânica, fato que acarretará problemas, em maior ou menor grau, na vibração dessa e, conseqüentemente, na transmissão da onda sonora. Acreditamos que um dos fatores determinantes do grau de perda da mobilidade timpânica seja o tamanho da timpanoesclerose, por diminuição da área vibrátil da membrana timpânica. No presente trabalho, encontramos correlação entre a extensão da timpanoesclerose com a perda auditiva apenas nas freqüências de 500 e 100 Hz, fato explicado por serem os graves mais atingidos nas perdas condutivas. Segundo Ravicz e col. 14, em estudo sobre os mecanismos de perda auditiva em orelha média com efusão, a velocidade do umbo do martelo seria dependente da complacência, nas baixas freqüências, e da resistência nas altas. Estes resultados poderiam explicar por que o tamanho da timpanoesclerose, visto que esta diminui a complacência da membrana timpânica, estaria relacionado apenas com o gap nas freqüências graves. CONCLUSÃO A timpanoesclerose acarreta mais perda auditiva, do tipo condutiva, nas freqüências graves. Há correlação entre a extensão da timpanoesclerose com a perda auditiva nas freqüências de 500 e 1000 Hz. Não há correlação da extensão da timpanoesclerose com a perda auditiva nas freqüências de 2000, 3000 e 4000 Hz.

12 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1.Zöllner F & Beck C. Die Paukensclerose. Laryng Rhinol Otol 1955; 34: House WF, Sheehy JL. Tympanosclerosis. Archives of Otolaryngology 1960; 72: Von Tröltsch AF. Lehrbuch der Ohrenheilkunde. F.G.M. Vogel. Leipzig; Zöllner F.Tympanosclerosis. Arch Otolaryng (Chic.)1963; 78: Forseni M, Eriksson A, Bagger-Sjoback D, Nilsson J, Hultcrantz M. Development of tympanosclerosis: can predicting factors be identified? Am J Otol May;18(3): Asiri S, Alaaa H, Anazy FA, Zakzouk S et al. Tympanosclerosis: review of literature and incidence among patients with middle-ear infection. The Journal of Laryngology and Otology 1999; 113: Pereira MBR, Pereira DRR, da Costa SS. Seqüelas de tubos de ventilação em crianças com otite média com efusão: um seguimento de três anos. 2005, 71(4): Kay DJ, Nelson M, Rosenfeld RM. Meta-analysis of tympanostomy tube sequelae. Otolaryngol Head Neck Surg 2001; 124: Daly KA, Hunter LL, Lindgren BR, Margolis R, Giebink GS. Chronic otitis media with effusion sequelae in children treated with tubes. Arch Otolaryngol Head Neck Surg 2003; 129: Schilder AG, Zielhuis GA, van den Broek P. Long term effects of otitis media with effusion-otologic findings. In: Lim DJ, Bluestone CD, Klein JO, Nelson JD, Ogray PL (eds). Proceedings of the 5th International symposium on recent advances in otitis media. Philadelphia: BC Decker; 1993.p

13 11. Sederberg-Olsen JF, Sedelberg-Olsen AE, Jensen AM. Late results of treatment with grommets for middle ear condition. In: Lim DJ, Bluestone CD, Klein JO, Nelson JD (eds). Proceedings of the 4th International symposium on recent advances in otitis media. Toronto: BC Decker; p Bhaya MH, Schachern PA, Morizono T, Paparella MM. Pathogenesis of tympanosclerosis. Otolaryngol Head Neck Surg Sep; 109(3 Pt 1): Costa SS da, Cruz OLM, Oliveira JAA de e colaboradores. Otorrinolaringologia: Princípios e Prática, 2ª Edição, 2006, ARTMED, Porto Alegre. 14. Ravicz ME, Rosowski JJ, Merchant Sn. Mechanisms of hearing loss resulting from middle-ear fluid. Hearing Research 2004; 195:

14 Figura 1: A - sele Æo do quadro de trabalho adequado. B - sele Æo el ptica da rea total do t mpano. C - sele Æo da rea de timpanoesclerose. D - determina Æo dos quadrantes. E - tela final onde disponibilizado o resultado da mensura Æo e alguns

15 outros recursos, tanto visuais para aplicar a imagem resultante, quanto para salvar os resultados. Figura 2:Gr fico de Scatter Plot entre o tamanho da rea de timpanoesclerose na membrana timpƒnica e os gap em 500 Hz

16 Figura 3: Gr fico de Scatter Plot entre o tamanho da rea de timpanoesclerose na membrana timpƒnica e os gap em 1000 Hz Copyright 2008 Revista Brasileira de Otorrinolaringologia - All rights are reserved ABORLCCF - Av. Indianópolis, Moema - Cep São Paulo - SP - Tel: (11) Não nos responsabilizamos pela veracidade dos dados apresentados pelos autores. O trabalho acima corresponde a versão originalmente submetida pelo autor.