비·부비동 모형에서 전비공 및 비인강폐쇄 정도에 따른 상악동 환기의 변화 = The respiratory alteration by the obstruction of the anterior nasal nare and nasopharyngeal cavity in the sinus experimental model
목적 : 부비동염은 부비동 점막의 염증성 질환으로 상기도에 발생하는 가장 흔한 질환이다. 부비동의 정상적인 생리는 부비동의 자연개구부를 통한 환기, 점액섬모운동, 점막을 통한 산소교환, 점막내의 혈액공급등이 적절하게 유지되는 것을 말하며, 이러한 정상생리를 방해하는 다양한 원인으로 부비동염이 발생한다. 부비동의 환기는 자연개구부의 크기, 비강의 크기와 모양, 비강내 기류, 부비동의 크기, 점막의 병리적 상태등과 같은 다양한 인자에 의해 영향을 받는다. 본 연구는 전산화단층촬영 영상을 토대로 실물크기의 비부비동 모형을 제작하여, 모형의 전비공 및 비인강의 폐쇄정토에 따른 상악동의 환기정도가 어떤 변화를 보이는지 알아보고자 한다.
재료 및 방법 : 비과적 증상이 없는 건강한 성인남자로부터 얻은 전산화단충촬영 영상으로 비부비동 모형을 제작하였다. 모형의 좌측 상악동으로 100% 산소를 주입한 후 비인강에 연결된 관을 통해 지원자가 입으로 호흡하는 동안 좌측 상악동의 산소농도를 측정하였다. 상악동내 산소농도가 95%에서 25%로 감소하기 위한 호흡횟수를 측정하였고 이를 30회 반복하여 평균호흡횟수(RN95-25)를 구하였다. 고무찰흙을 이용해서 전비공 폐쇄 및 비인강 폐쇄 모형을 만들어 각각 같은 방법으로 호흡횟수를 측정하여 정상과 비교하였다.
결과 : 정상 모형에서 평균 호흡횟수(RN95-25)는 27.50±2.36회 이었다. 동측 전비공 폐쇄 모형에서는20%, 40%, 60%의 폐쇄시 각각 16.30±1.53, 11.47±1.20, 7.40±0.89회로 유의한 호흡횟수의 감소를 보여(P<0.05) 동측 상악동의 환기정도가 정상에 비해 증가함을 알 수 있었다. 비인강 폐쇄 모형에서는 20%, 40%, 60% 폐쇄시 각각 19.16±1.93, 20.87±1.67, 21.51±1.72회로 감소하였으나 80% 폐쇄시에는 35.77±1.78회로 유의한(P<0.05) 호흡횟수의 증가를 나타내어 일정수준 이하의 폐쇄에서는 환기정도가 증가하였으나 그 이상에서는 감소함을 알수있었다.
결론 : 전비공 폐쇄시 상악동 환기증가는 비강내의 기류분포의 큰 저항 없이 비저항을 크게 증가시켰기 때문이라고 생각된다. 반면 비인강폐쇄로 인한 비저항 증가는 일정 수준까지는 기류 증가로 인한 환기증가를 가져오지만, 그 이상에서는 중비도를 통한 기류를 감소시켜 상악동 환기를 저하시키는 것으로 사료된다. 향후 동일한 모형으로 비강내 기류및 압력을 함께 측정하는 실험을 통해 비강내 구조와 상악동 환기에 대한 공기역학적 관계를 보다 잘 이해할 수 있을 것으로 생각된다.
Objectives: The sinusitis is the mucosal inflammation of sinus which is most common in upper respiratory tract. Decreased ventilation of sinus ostium is probably the most important in the development of sinus and these sinus ventilation are deranged by the dysfunction of the physiologic orders affected by the multiple causes; the size of natural ostiums, contour and air streams of nasopharynx, the size and pathologic conditions in the sinus. The connection between structural alteration in naso-nasopharyngeal cavity and sinus ostial vetilation is not completley understood. To investigate this problem, experiments with delicate human sinus model have been perfomed.
Material and method: The sinonasal model was constructed firm CT of a healthy young man. The oxygen saturation in the left maxillary sinus was investigated while a volunteer breaths through the corrugated tube connected to the nasopharynx of the model. We studied to get the numbers of respiration(RN95-25) by watching O_(2) saturation of the maxillary sinus from 95% to 25 % ( volunteer repeat 30 times to have O_(2) saturation down to minimize the error).
Results: Increased sinus ventilation was recognized by the increasead nasal resistance while the ipsilateral anterior nare was obstructed(p<0.05). In nasopharyngeal obstruction model, we noticed respiratory rate was decreasead among the 20%, 40% and 60%, but increased at 80% in the nasopharyngeal obtruction model(p<0.05). Therefore the ventilation was increased up to the certain level of the nasopharyngeal obstruction, to follow by decreasing after that level.
Conclusion: We observed the nasal resistance increased maxillary sinus ventilation without resistant stream pattern in the nasal cavity when anterior nare obstructed. To the contrary the nasopharyngeal resistance was increased at the beginning and then decreased by the increased air streams through the middle meatus after certain level. The results from our studies could be useful to understand the relations between structural alteration on naso-nasopharyngeal cavity and ventilation of the sinuses.
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