Ρινικός κλιματισμός: μια υποτιμημένη ρινική λειτουργία

ΑνασκοπήσΗ / Review Ρινικός κλιματισμός: μια υποτιμημένη ρινική λειτουργία Nasal air conditioning: an underestimated nasal function Τσακιροπούλου Ε 1 Βιτάλ Β 2 Κεκές Γ 2 Κωνσταντινίδης Ι 1 1 Β ΩΡΛ Κλινική Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης 2 Α ΩΡΛ Κλινική Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης Ελληνική Ωτορινολαρυγγολογία, Τόμος 35 - Τεύχος 1-2, 2014 Διεύθυνση αλληλογραφίας: Ευαγγελία Τσακιροπούλου Μαυρομιχάλη 40 Θεσσαλονίκη E-mail: ltsak@hotmail.com Tsakiropoulou E 1 Vital V 2 Kekes G 2 Constantinidis J 1 1 2nd ORL Department, Aristotle University, Thessaloniki, Greece 2 1st ORL Department, Aristotle University, Thessaloniki, Greece Hellenic Otorhinolaryngology, Volume 35 - Issue 1-2, 2014 Correspondence to: Εvangelia Tsakiropoulou 40 Mavromihali str Thessaloniki, Greece E-mail: ltsak@hotmail.com Π ε ρ ί λ η ψ η Eισαγωγή: Ο ρινικός κλιματισμός είναι μια από τις σημαντικότερες λειτουργίες της μύτης. Η ικανότητά της να θερμαίνει και να υγραίνει τον εισπνεόμενο αέρα προκειμένου να τον προετοιμάζει για την είσοδό του στο κατώτερο αναπνευστικό σύστημα έχει αποτελέσει αντικείμενο πολλών μελετών. Κύρια ευρήματα: Έχουν χρησιμοποιηθεί διάφοροι μέθοδοι και όργανα μέτρησης της ενδορινικής υγρασίας και θερμοκρασίας. Την ικανότητα του ρινικού κλιματισμού καθορίζουν η ταχύτητα και ο τρόπος ροής του εισπνεόμενου αέρα, η ρινική γεωμετρία και η θερμοκρασία του ρινικού βλεννογόνου, καθώς και οι θερμοκρασία και υγρασία του αέρα προτού εισέλθει στη ρινική θαλάμη. Το σημαντικότερο σημείο για το ρινικό κλιματισμό είναι το πρόσθιο τμήμα της ρινός κοντά στην κεφαλή της μέσης ρινικής κόγχης, περιοχή που αντιστοιχεί στην ρινική βαλβίδα. Φτάνοντας ο αέρας στο ρινοφάρυγγα έχει το 90% των ενδοπνευμονικών τιμών θερμοκρασίας και υγρασίας. Ο ρινικός κλιματισμός επηρεάζεται από παθολογικές καταστάσεις του ρινικού βλεννογόνου καθώς και από χειρουργικές παρεμβάσεις. Συμπεράσματα: Η λειτουργία της ρινός που σχετίζεται με τον κλιματισμό του αέρα δεν έχει γίνει ακόμα πλήρως κατανοητή, μια και φαίνεται να επηρεάζεται από πλήθος παραγόντων που συχνά αλληλεπιδρούν. Λέξεις κλειδιά: Ρινικός κλιματισμός, ρινική λειτουργία, ενδορινική θερμοκρασία, ενδορινική υγρασία. A b s t r a c t Ιntroduction: Nasal air conditioning is a fundamental nasal function. The heating and humidification of the inspired air has been widely studied by a variety of methods and organs. Main findings: Among the factors that influence the air conditioning capacity of the nose are beside the flow pattern and the conditions of the ambient air, the nasal geometry. Major role in heat and water exchange plays the anterior nasal compartment where nasal valve is located. In nasopharynx, the temperature and humidity reach the 90% of the intrapulmonary values. Nasal air conditioning can be affected by any pathology of nasal mucosa as well as surgical interventions. Conclusions: Nasal function related to air conditioning is not fully understood, because it is probably affected by numerous interrelated factors. Keywords: Nasal air conditioning, nasal function, intranasal temperature, intranasal humidity. Εισαγωγή Η μύτη είναι ένα πολύπλοκο όργανο που επιτελεί πολλές λειτουργίες όπως η αναπνοή, η όσφρηση, ο καθαρισμός και η αντήχηση της φωνής. Ιδιαίτερα σημαντικός είναι και ο ρόλος της ως «κλιματιστικό» του αναπνευστικού συστήματος. Η αποτελεσματικότητα του ρινικού κλιματισμού επηρεάζει το σύνολο του αεραγωγού από τον πρόδομο της μύτης έως τις αδενοκυψέλες. Κατά την ηρεμία η πλειοψηφία της αναπνευστικής λειτουργίας γίνεται μέσω της ρινικής οδού και περιλαμβάνει την προετοιμασία του εισπνεόμενου αέρα για την κατώτερη αναπνευστική οδό. 1,2 Η μύτη λειτουργεί σε μεγάλο εύρος συνθηκών, από -48 o C έως +48 o C και τιμές σχετικής υγρασίας από 0 100%. Στη μικρού μήκους διαδρομή από τους ρώθωνες έως τον ρινοφάρυγγα, καθημερινά κλιματίζονται και καθαρίζονται μερικώς από τα αιωρούμενα σωματίδια περίπου 14.000 λίτρα αέρα. 1,3 Για τη λειτουργία αυτή απαιτούνται θερμική ενέργεια 350 kcal και περίπου 680 ml 30

Τσακιροπούλου Ε, Βιτάλ Β, Κεκές Γ, Κωνσταντινίδης Ι νερού, ποσό που αντιστοιχεί στο 1/5 της ημερήσιας πρόσληψης νερού. 3 Κατά την εκπνοή το 1/3 αυτής της ποσότητας επιστρέφει στο βλεννογόνο. Ωστόσο η λειτουργία της ρινός που σχετίζεται με τον κλιματισμό του αέρα δεν έχει γίνει ακόμα πλήρως κατανοητή μια και φαίνεται να επηρεάζεται από πλήθος παραγόντων που συχνά αλληλεπιδρούν. 1,2,4 Μέθοδοι μέτρησης του ρινικού κλιματισμού Στο πεδίο της ρινολογίας, ως αντικειμενικές μέθοδοι αξιολόγησης της ρινικής λειτουργικότητας χρησιμοποιούνται η ρινομανομετρία και η ακουστική ρινομετρία που παρέχουν μέτρηση και καταγραφή της ρινικής αντίστασης και των ενδορινικών όγκων αντίστοιχα. Για τη λειτουργία του ρινικού κλιματισμού δεν υπάρχει μέχρι σήμερα, εμπορικά διαθέσιμη συσκευή αντικειμενικής μέτρησης και καταγραφής των ενδορινικών τιμών θερμοκρασίας και υγρασίας. Ωστόσο, το επιστημονικό ενδιαφέρον για τη μελέτη της ενδορινικής θερμοκρασίας και υγρασίας οδήγησε στη χρήση διαφόρων οργάνων και μεθόδων. Για τη μέτρηση θερμοκρασίας κυρίως έχουν χρησιμοποιηθεί θερμόμετρα υδραργύρου, θερμίστορ και θερμοζεύγη, 1,2,4-7 ενώ για την καταγραφή υγρασίας σε διάφορες μελέτες χρησιμοποιήθηκαν άλατα χλωριούχου ασβέστιου, που έχουν την τάση να απορροφούν υγρασία από το περιβάλλον και να τη μετατρέπουν σε νερό, φασματογράφοι μάζας, αισθητήρες χωρητικότητας. 1,2,4-7 Θεμελιώδης στον τομέα της κατανόησης του ρινικού κλιματισμού είναι η ερευνητική δουλειά του Γερμανού Keck και συνεργατών, οι οποίοι από το 2000, με σειρά μελετών διαμόρφωσαν μια συσκευή μέτρησης ενδορινικού κλιματισμού χρησιμοποιώντας θερμοζεύγος τύπου K και αισθητήρα χωρητικότητας προσαρμοσμένα σε περιέκτη από ακρυλικό γυαλί, για τη ταυτόχρονη μέτρηση της θερμοκρασίας και της υγρασίας αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα των εργασιών τους κατέδειξαν τη σημαντική συμβολή του πρόσθιου τμήματος της ρινικής θαλάμης στο ρινικό κλιματισμό. 8 Μελέτες έγιναν και από ερευνητική ομάδα στην Αμερική που χρησιμοποίησε θερμίστορ και αισθητήρα υγρασίας, τα οποία προσάρμοσε σε σωλήνες αναρρόφησης τους οποίους τοποθέτησε ενδορινικά, προκειμένου να επιτύχει μέτρηση και καταγραφή του ρινικού κλιματισμού. 9 Η πρόοδος της τεχνολογίας είχε ως αποτέλεσμα και την χρήση υπέρυθρων (infrared) καμερών σε έρευνες του ενδορινικού κλιματισμού. 10,11 Μόλις πρόσφατα στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης κατασκευάστηκε φορητή συσκευή μέτρησης και καταγραφής ταυτόχρονα τιμών θερμοκρασίας και υγρασίας με ενδορινική εφαρμογή12 (Εικ. 1). Οι αισθητήρες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν για τη θερμοκρασία, ένα θερμοζεύγος τύπου Κ κατασκευασμένο από χρώμιο-νικέλιο-αλουμίνιο και για την υγρασία, αισθητήρας γρήγορης απόκρισης, ο οποίος σε ρεύμα αέρα κινούμενο με υψηλές ταχύτητες, μπορεί να καταγράφει τιμές σχετικής υγρασίας εντός 2sec. Εικ. 1. Ταυτόχρονη καταγραφή θερμοκρασίας και υγρασίας του ενδορινικού αέρα με το λογισμικό πρόγραμμα LabVIEW που χρησιμοποιεί η συσκευή της ομάδας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Ενδορινική θερμοκρασία Η τιμή της θερμοκρασίας του ρινικού βλεννογόνου κυμαίνεται στη βιβλιογραφία μεταξύ 30 C και 36.6 C. 7,8,10,13 Στις έρευνες που έχουν μέχρι σήμερα δημοσιευθεί, υπάρχει έλλειψη αναφοράς στοιχείων, όπως το σημείο καταγραφής, καθώς και ανομοιογένεια στις μεθόδους μέτρησης. Οι λόγοι αυτοί δικαιολογούν και το μεγάλο εύρος τιμών της θερμοκρασίας του ρινικού βλεννογόνου. Οι τιμές της μέσης θερμοκρασίας του εισπνεόμενου αέρα φαίνονται στον Πίνακα 1. Οι τιμές αυτές αντιστοιχούν σε ήρεμη εισπνοή θερμοκρασία δωματίου και σε καθιστή θέση. 13 Προγενέστερες έρευνες κατέγραψαν μετά την εισπνοή, θερμοκρασία αέρα στο επίπεδο του ρινοφάρυγγα 31-34 C και σχετική υγρασία 90-95%. 1,7 Μετρήσεις θερμοκρασίας σε διάφορα σημεία της ρινικής κοιλότητας κατέδειξαν το πρόσθιο τμήμα της ρινός και ιδιαίτερα το διάστημα μεταξύ της ρινικής βαλβίδας και της κεφαλής της μέσης ρινικής Πίνακας 1. Μέσες τιμές ενδορινικής θερμοκρασίας και υγρασίας του αέρα κατά το τέλος της εισπνοής, σε τρεις θέσεις μέτρησης Κεφαλή κάτω ρινικής κόγχης Κεφαλή μέσης ρινικής κόγχης Ρινοφάρυγγας Θερμοκρασία Σχετική υγρασία Θερμοκρασία Σχετική υγρασία Θερμοκρασία Σχετική υγρασία Εισπνοή 28.9 ± 2.3 ο C 69.0 ± 6.5% 30.3 ± 1.6 ο C 78.7 ± 7.2% 32.6 ± 1.5 ο C 90.3 ± 5.3% 31

Ρινικός κλιματισμός: μια υποτιμημένη ρινική λειτουργία κόγχης, ως το σημαντικότερο στη ρύθμιση θερμοκρασίας του εισπνεόμενου αέρα. 8,13 Έχει παρατηρηθεί ότι η άνοδος της θερμοκρασίας είναι μεγαλύτερη σε αυτή τη μικρή απόσταση περίπου ενός εκατοστού, από ότι κατά μήκος της μέσης ρινικής κόγχης (4 cm). Η θέρμανση του εισπνεόμενου αέρα στους 36 C επιτυγχάνεται μέσω της επαφής του με το ρινικό βλεννογόνο και ειδικότερα στην περιοχή της κάτω ρινικής κόγχης. 14 Σύμφωνα με μετρήσεις που έγιναν σε ένα υπολογιστικό μοντέλο δύο διαστάσεων, οι συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας του εισπνεόμενου αέρα στο επίπεδο του ρινοφάρυγγα είναι στο 90% των αντίστοιχων του κατώτερου αναπνευστικού. 13 Περαιτέρω θέρμανση του εισπνεόμενου αέρα έως τους 37 C και κορεσμός του σε υδρατμούς επιτυγχάνεται στον κατώτερο αεραγωγό. Επιπλέον, η θερμοκρασία του αέρα στο επίπεδο του ρινοφάρυγγα έχει τιμή κοντά στην αντίστοιχη του ρινικού βλεννογόνου στην ίδια θέση. Ενδορινική υγρασία Η θέρμανση και η ύγρανση του εισπνεόμενου αέρα είναι άρρηκτα συνδεδεμένες λειτουργίες. 1 Η ύγρανση του αέρα επιτυγχάνεται, όταν εξατμίζεται νερό από τους βλεννογόνους. Έτσι, η αύξηση της υγρασίας ακολουθεί την αύξηση της θερμοκρασίας και κατά το τέλος της εισπνοής στο ρινοφάρυγγα η σχετική υγρασία κυμαίνεται μεταξύ 90% και 95%. 1,13 Όπως η θερμοκρασία, έτσι και η υγρασία αυξάνεται σημαντικά στο πρόσθιο τμήμα της ρινικής θαλάμης. Η αύξηση της θερμοκρασίας και ιδιαίτερα οι διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ βλεννογόνιων επιφανειών και εισπνεόμενου αέρα είναι σημαντικές παράμετροι που επηρεάζουν τη μεταφορά ύδατος στον αέρα. 15 Η προμήθεια του νερού που προστίθεται στον εισπνεόμενο αέρα, προέρχεται από αυτό που επιστράφηκε στον βλεννογόνο κατά την εκπνοή, και από τις ρινικές εκκρίσεις, ενώ ένα μικρό ποσοστό προέρχεται από εκκρίσεις των δακρυικών αδένων και των παραρινίων κόλπων. 16 H πλειοψηφία των βλεννωδών και οροβλεννωδών αδένων του ρινικού βλεννογόνου εντοπίζεται στην περιοχή της ρινικής βαλβίδας και στο πρόσθιο τμήμα του ρινικού διαφράγματος. Η καταστολή των αδένων με ατροπίνη επηρεάζει, σύμφωνα με τους Ingelstedt και Ivstam, αρνητικά την ικανότητα κορεσμού του εισπνεόμενου αέρα, γεγονός που υποδεικνύει τη συμβολή τους στη λειτουργία της ύγρανσης. 1 Παράγοντες που επηρεάζουν το ρινικό κλιματισμό Στη λειτουργία του ρινικού κλιματισμού εμπλέκονται πολλαπλοί παράγοντες, η αλληλεπίδραση των οποίων δεν έχει πλήρως διερευνηθεί (Πίνακας 2). Σύμφωνα με τα πιο σύγχρονα βιβλιογραφικά δεδομένα, η ικανότητα της μύτης να προετοιμάζει τον εισπνεόμενο αέρα, ώστε να εισέλθει στις κατάλληλες συνθήκες στο κατώτερο αναπνευστικό σύστημα, δεν επηρεάζεται από παράγοντες όπως το φύλο και η πλευρά της ρινικής θαλάμης. 8 Μελέτες του ρινικού κλιματισμού δείχνουν ότι επηρεάζεται από τα κινηματικά χαρακτηριστικά του ρεύματος αέρα, τη ρινική γεωμετρία, την λειτουργική κατάσταση του ρινικού βλεννογόνου και από την ηλικία. Πίνακας 2. Παράγοντες που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα του ρινικού κλιματισμού Η λειτουργική επιφάνεια του ρινικού βλεννογόνου Η σχέση μεταξύ της επιφάνειας του βλεννογόνου και του ενδορινικού όγκου Ο χρόνος επαφής του αέρα με το βλεννογόνο Τα χαρακτηριστικά ροής του αέρα (ταχύτητα, γραμμική ή στροβιλώδης) Η διαφορά θερμοκρασίας και υγρασίας μεταξύ των ρινικών τοιχωμάτων και του ρεύματος αέρα Ρεύμα αέρα και ρινικός κλιματισμός Είναι γνωστό ότι ο αέρας ρέει μέσα σε ένα αγωγό, μόνο όταν υπάρχει διαφορά πίεσης και η ροή κατευθύνεται προς την περιοχή της μικρότερης πίεσης. Το εισπνευστικό και εκπνευστικό ρεύμα αέρα συμπεριφέρονται ως επιταχυνόμενος και όχι ως σταθερός αέρας. Η ροή του εισπνεόμενου αέρα εξαρτάται από τη γωνία εισόδου του στη μύτη και τη ρινική βαλβίδα. Πρόκειται για το στενότερο σημείο της μύτης που συνιστά τα 2/3 της συνολικής ρινικής αντίστασης του εισπνεόμενου αέρα. Η πρόσθια ρινική βαλβίδα βρίσκεται 1.5-2 εκ. όπισθεν της εισόδου της ρινός, σχηματίζεται από το ρινικό διάφραγμα και τον άνω πλάγιο χόνδρο και κυμαίνεται σε φυσιολογικές μύτες μεταξύ 10-15 ο. Είναι σημαντικός παράγοντας ελέγχου της ροής και της αντίστασης του αέρα στη μύτη. Ο αέρας περνάει από μια περιοχή με μεγάλη διάμετρο και συνεπώς μεγάλη στατική πίεση όπως είναι ο πρόδομος της ρινός, σε μια περιοχή με μικρότερη διάμετρο (ρινική βαλβίδα) και μικρότερη στατική πίεση και αποκτά μεγαλύτερη δυναμική πίεση. Δηλαδή, καθώς ο αέρας διέρχεται από ένα στένωμα αντίστοιχο με το λαιμό ενός μπουκαλιού, αποκτά μεγαλύτερο ρυθμό ροής. Η μορφή της ροής του αέρα μπορεί να είναι γραμμική, στροβιλώδης ή μικτή. Για τη γραμμική ροή ο ρυθμός ροής περιγράφηκε από τους Hagen και Poiseuille. Φ = ΔΡπr 4 / 8nl Όπου Φ ο ρυθμός ροής αέρα, ΔΡ η κινούσα δύναμη, r η ακτίνα του αγωγού, l το μήκος του και n η γλοιότητα του αερίου. Στο Διεθνές σύστημα Μονάδων, η μονάδα μέτρησης είναι m 3 /s. Σύμφωνα με τα παραπάνω, μείωση της διαμέτρου οδηγεί σε αύξηση της ταχύτητας του αέρα που περνά από τη μύτη. Αλλαγές στην ταχύτητα του ρεύματος αέρα επηρεάζουν την πίεση του ρεύματος αέρα. Η κυρτή διάταξη της ρινικής θαλάμης είναι υπεύθυνη για την ανακατανομή του ρεύματος αέρα, μετά την είσοδό του από κάτω και έξω προς την περιοχή των ρινικών κογχών και τη διασπορά του σε όλη την έκταση της επιφάνειας του λειτουργικού τμήματος της ρινός. Περίπου το 50% της ροής διέρχεται από το μέσο και κάτω ρινικό πόρο και το 15% κατευθύνεται προς την οσφρητική σχι- 32

Τσακιροπούλου Ε, Βιτάλ Β, Κεκές Γ, Κωνσταντινίδης Ι σμή. 17 Προκειμένου να επιτευχθεί επαρκής επαφή του αέρα με το ρινικό βλεννογόνο και κατά τις δύο φάσεις της αναπνοής, απαιτείται αντίσταση του αεραγωγού, μεγάλη επιφάνεια επαφής, κατανομή ροής σε όλη την ρινική κοιλότητα, στενή δίοδος του ρεύματος αέρα και ισορροπία μεταξύ γραμμικής και στροβιλώδους ροής. 3,8 Η πειραματική απεικόνιση του ρεύματος αέρα που διέρχεται από τον ρινικό αεραγωγό κατά την εισπνοή και την εκπνοή έχει γίνει με τη βοήθεια των αρχών της δυναμικής των υγρών (fluid dynamics) και καταδεικνύει την ύπαρξη, τόσο γραμμικής, όσο και στροβιλώδους ροής αέρα στη μύτη. Η αύξηση της ταχύτητας ροής συνοδεύεται από αύξηση της στροβιλώδους και αντίστοιχη μείωση της γραμμικής ροής. 18 Στις περιοχές με στροβιλώδη ροή αέρα οι μεταβολές της θερμοκρασίας είναι εντονότερες, σε σύγκριση με τις περιοχές όπου ο αέρας ρέει κατά γραμμικό τρόπο. Το γεγονός αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό στην περιοχή της ρινικής βαλβίδας, όπου προσπίπτει το ρεύμα αέρα. 8 Διαστάσεις ρινικής θαλάμης και ρινικός κλιματισμός Η ενδορινική ροή αέρα επηρεάζεται και από μια κυκλική εναλλαγή στη βατότητα των ρινικών θαλαμών, η οποία ονομάζεται ρινικός κύκλος και περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Kayser το 1895. Κατά τη διάρκεια του ρινικού κύκλου, η ροή αίματος στους φλεβώδεις κόλπους του ρινικού βλεννογόνου μεταβάλλεται, επιφέροντας άμεσες μεταβολές στον όγκο των ρινικών θαλαμών. 19 Αυτές οι κυκλικές αλλαγές λαμβάνουν χώρα κάθε 30 λεπτά έως 12 ώρες και επηρεάζονται από τη θέση του σώματος και την άσκηση. 19 Οι αλλαγές στη βατότητα συνεπάγονται μεταβολές στην αντίσταση σε κάθε ρινική θαλάμη, ωστόσο, η ολική ρινική αντίσταση παραμένει σταθερή, με αποτέλεσμα να μην προκαλείται αίσθημα ρινικής απόφραξης. Επειδή η μύτη έχει κυμαινόμενη διάμετρο, γίνεται κατανοητό ότι και η ταχύτητα, αλλά και η πίεση του ρεύματος αέρα είναι διαρκώς κυμαινόμενα μέσα στις ρινικές θαλάμες. Ωστόσο, αυτές οι περιοδικές αλλαγές δε φαίνεται να επηρεάζουν το βαθμό κορεσμού σε υδρατμούς του εισπνεόμενου αέρα. 20 Σύμφωνα με τους Lindemann και συνεργάτες, οι τιμές θερμοκρασίας και υγρασίας του ενδορινικού αέρα σε τρία σημεία καταγραφής εμφάνισαν αρνητική συσχέτιση με τους όγκους της ρινικής θαλάμης και τις επιφάνειες ελάχιστης εγκάρσιας διατομής, όπως υπολογίστηκαν με τη μέθοδο της ακουστικής ρινομετρίας. Εξετάζοντας λοιπόν μια υγιή μύτη, η λειτουργία του ρινικού κλιματισμού εμφανίζεται να είναι πιο αποτελεσματική, όταν αυτή είναι στενή παρά πιο ευρεία. 21 Ο ενδορινικός όγκος και η βατότητα της ρινικής θαλάμης εξαρτώνται και από το μέγεθος της κάτω ρινικής κόγχης. Σε υγιείς μύτες, ο όγκος των ρινικών κογχών που προέκυψε από ογκομετρική ανάλυση μαγνητικών τομογραφιών δεν ευρέθηκε να συσχετίζεται με τις τιμές του ενδορινικού κλιματισμού. 22 Ωστόσο, το όριο μεγέθους της κάτω ρινικής κόγχης που επηρεάζει το ρινικό κλιματισμό δεν έχει μέχρι σήμερα καθοριστεί. Το γεγονός ότι μικρές διαφορές στο μέγεθος των κογχών δεν επηράζουν το ρινικό κλιματισμό υποστηρίζεται και από το εύρημα ότι η πρόκληση αποσυμφόρησης με εφαρμογή ξυλομεταζολίνης δεν επιφέρει βραχυπρόθεσμες αλλαγές στις συνθήκες θερμοκρασίας και την υγρασίας του εισπνεόμενου αέρα. 23 Επιπλέον, αύξηση των ενδορινικών διαστάσεων στην περιοχή της ρινικής βαλβίδας μετά από εφαρμογή ρινικών ταινιών δεν προκάλεσε σημαντική διαφορά στην ικανότητα κλιματισμού του εισπνεόμενου αέρα στο πρόσθιο τμήμα της ρινικής θαλάμης. 24 Διάρκεια επαφής και διαφορά θερμοκρασίας εισπνεόμενου αέρα και ρινικού βλεννογόνου Καθοριστικοί παράγοντες στην ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ ρινικού βλεννογόνου και ενδορινικού αέρα είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο επιφανειών και η διάρκεια επαφή τους. Ισχυρή επαφή μεταξύ του ρεύματος αέρα και των βλεννογόνιων επιφανειών παρατηρείται στα στενότερα σημεία του ανώτερου αεραγωγού. Απαραίτητη προϋπόθεση για την ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ ρέοντα αέρα και βλεννογόνου είναι ο στροβιλισμός του αέρα εντός της ρινός. Κατά την εισπνοή το ρεύμα αέρα προσπίπτει στη ρινική βαλβίδα και η ροή από γραμμική γίνεται στροβιλώδης. Αποτέλεσμα αυτής της αλλαγής είναι η επιμήκυνση του χρόνου επαφής του ρεύματος αέρα με το ρινικό βλεννογόνο και το θερμό ρινικό τοίχωμα θερμαίνει τον ψυχρότερο εισπνεόμενο αέρα. Κατά την εκπνοή το ρεύμα αέρα κατευθύνεται από τον ρινοφάρυγγα, όπου λόγω σχήματος προκαλείται στροβιλισμός, προς τη λειτουργική περιοχή των ρινικών κογχών. Σε αυτή τη φάση ο θερμός και υγρός αέρας επιστρέφει θερμική ενέργεια και υγρασία στο βλεννογόνο. Επιπλέον, κάθε αλλαγή στα κινηματικά χαρακτηριστικά του ρεύματος αέρα (ταχύτητα, διαδρομή) επηρεάζει τη διάρκεια επαφής. 8 Η θερμοκρασία του ρινικού βλεννογόνου εξαρτάται, τόσον από το σημείο όπου γίνεται η μέτρηση της, όσο και από τη φάση του αναπνευστικού κύκλου. Επιπλέον, η εφαρμογή ξυλομεταζολίνης έχει ως αποτέλεσμα την πτώση της θερμοκρασίας του ρινικού βλεννογόνου, παράλληλα με την αύξηση του ενδορινικού όγκου, λόγω της προκαλούμενης αγγειοσύσπασης. 25 Οι Lindemann και συν κατέγραψαν μέση τιμή ρινικού βλεννογόνου με εύρος από 30.2 C έως 34.4 C. 8 Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις τους, η θερμοκρασία του βλεννογόνου μειώνεται κατά την εισπνοή και αντίστροφα, αυξάνεται κατά την εκπνοή. Κατά την εκπνοή η μείωση της θερμοκρασίας του αέρα είναι μικρή. Έτσι, ο εκπνεόμενος αέρας φτάνει στην περιοχή της ρινικής βαλβίδας σε θερμοκρασία 34 C. 2,8 Επιπλέον, στο τέλος της εισπνοής καταγράφονται οι χαμηλότερες τιμές, ενώ οι υψηλότερες κατά το τέλος της εκπνοής. Ρινικός κλιματισμός και ηλικία Ρινικά συμπτώματα όπως αίσθηση ξηρότητας του ρινικού βλεννογόνου ή σχηματισμός κρουστών, είναι ιδιαίτερα συχνά σε ηλικιωμένους ασθενείς. Η σχέση της ηλικίας με το ρινικό κλιματισμό μελετήθηκε από τους Lindemann και συν. 26 Τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας έδειξαν ότι η θερμοκρασία και η υγρασία ήταν χαμηλότερες σε ηλικιωμένα άτομα, σε σύγκριση με νέους. Επι- 33

Ρινικός κλιματισμός: μια υποτιμημένη ρινική λειτουργία πλέον, οι ρινικές κοιλότητες, όπως μετρήθηκαν με τη μέθοδο της ακουστικής ρινομετρίας, ήταν διευρυμένες. Οι διαπιστώσεις αυτές, σε συνδυασμό με τις δομικές αλλαγές του ρινικού βλεννογόνου που επέρχονται με το πέρασμα των ετών, θα μπορούσαν να αποτελέσουν τη βάση για την κατανόηση των ρινικών προβλημάτων στις μεγάλες ηλικίες. Ρινικός κλιματισμός και ρινίτιδες Οι Ruadi και συν. συγκρίνοντας την κλιματιστική ικανότητα αλλεργικών και μη αλλεργικών ατόμων διατύπωσαν την άποψη ότι ο ρινικός κλιματισμός στα αλλεργικά άτομα ίσως να είναι διαταραγμένος. 7 Αλλεργικά άτομα είχαν χαμηλότερες τιμές θερμοκρασίας στο ρινοφάρυγγα συγκριτικά με μη αλλεργικά. Μετά από πρόκληση αντιγόνου σε άτομα με ολοετή αλλεργική ρινίτιδα, διαπιστώθηκε αύξηση στις τιμές της υγρασίας του αέρα, ωστόσο οι τιμές της θερμοκρασίας δεν παρουσίασαν σημαντική μεταβολή. 27 Σε άτομα που πάσχουν από ατροφική ρινίτιδα, το εύρος της ρινικής θαλάμης αυξάνεται, η συνολική επιφάνεια του βλεννογόνου μειώνεται, συνεπώς διαταράσσεται το ρεύμα του εισπνεόμενου αέρα. Σύμφωνα με μελέτη, σε ρινικό μοντέλο που προσομοίαζε τις συνθήκες ροής αέρα και φυσιολογίας του βλεννογόνου της ατροφικής ρινός, η ικανότητα κλιματισμού του εισπνεόμενου αέρα επηρεάστηκε αρνητικά, ενώ παράλληλα μεγάλο ποσοστό της ανταλλαγής θερμότητας και υγρικού φορτίου μετατοπίστηκε από το πρόσθιο τμήμα της ρινικής θαλάμης προς το ρινοφάρυγγα. Αυτό εξηγείται από τη διάχυση θερμότητας και ύδατος σε μεγαλύτερη ενδορινική επιφάνεια. 28 Ρινικός κλιματισμός και συνθήκες του εισπνεόμενου αέρα Οι συνήθεις συνθήκες του εισπνεόμενου αέρα είναι θερμοκρασία σε επίπεδα 20-23 ο C, υγρασία από 30-50%, και ταχύτητα 0,125 m/s, προκειμένου να επιτυγχάνεται θερμική άνεση κατά την παραμονή σε έναν χώρο. Ωστόσο, ανάλογα με την εποχή αλλά και το γεωγραφικό μήκος και πλάτος, οι συνθήκες του εισπνεόμενου ατμοσφαιρικού αέρα παίρνουν τιμές εκτός των προαναφερόμενων ορίων. Η πιθανή επίδραση των μεταβολών στη θερμοκρασία και την υγρασία του αέρα έχει μελετηθεί στη σύγχρονη βιβλιογραφία. Η έκθεση σε ψυχρό ξηρό αέρα (0 ο C, <10%) είχε ως αποτέλεσμα την καταγραφή τιμών θερμοκρασίας 33,4±0.7 στο ρινοφάρυγγα. 29 Αύξηση της ταχύτητας ροής του ρεύματος αέρα οδήγησε σε μείωση των τιμών της θερμοκρασίας, λόγω ελάττωσης της επαφής του με το βλεννογόνο. Επιπλέον, οι καταγραφόμενες τιμές ήταν μικρότερες σε σύγκριση με αυτές που προέκυψαν μετά από έκθεση σε θερμό και υγρό αέρα (37 ο C, >90%). Αν και στη θερμοκρασία παρατηρήθηκε μεγάλη ποικιλία τιμών, δεν συνέβη το ίδιο με την ενδορινική υγρασία στο επίπεδο του ρινοφάρυγγα, που ανεξάρτητα με τις συνθήκες του εισπνεόμενου αέρα ήταν περίπου 100%. 29 Η εισπνοή ψυχρού και ξηρού αέρα σε οριζόντια θέση σώματος είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση της θερμοκρασίας του βλεννογόνου σημαντικά περισσότερο, σε σύγκριση με την αντίστοιχη σε καθιστή θέση. Πιθανή αιτία για τη μειωμένη ικανότητα του βλεννογόνου να κλιματίζει ψυχρό ξηρό αέρα σε οριζόντια θέση είναι η αύξηση της ταχύτητας ροής και της πίεσης του αέρα κατά την είσοδό του στη ρινική θαλάμη. 30 Οι διαφορετικές συνθήκες του εισπνεόμενου αέρα επηρεάζουν και τη θερμοκρασία του ρινικού βλεννογόνου. Η εισπνοή θερμού υγρού αέρα αυξάνει τη θερμοκρασία του ρινικού βλεννογόνου, ο οποίος απορροφά μικρότερο ποσό ύδατος, ενώ η πρόκληση με ψυχρό ξηρό αέρα τη μειώνει. 31 Ρινικός κλιματισμός και ρινοχειρουργική Κάθε χειρουργική παρέμβαση στη μύτη μπορεί να μεταβάλει κάποιους από τους παράγοντες που καθορίζουν το ρινικό κλιματισμό και συνεπώς μπορούν να επιφέρουν αλλαγές σε αυτή τη λειτουργία. Μελετώντας την επίδραση της ρινοχειρουργικής στη λειτουργία του ρινικού κλιματισμού, ερευνητές διαπίστωσαν ότι η πλαστική του ρινικού διαφράγματος 32 καθώς και η ενδοσκοπική χειρουργική για την αντιμετώπιση χρόνιας ρινοκολπίτιδας 33 δεν επηρεάζουν τη λειτουργία του ρινικού κλιματισμού. Αντίθετα, η ενδοσκοπική χειρουργική αντιμετώπιση σε ασθενείς με χρόνια ρινοκολπίτιδα και πολύποδες έχει θετικά αποτελέσματα στην ικανότητα θέρμανσης του αέρα, ωστόσο, η ικανότητα ύγρανσης δεν φαίνεται να επηρεάζεται. 34 Επιπλέον, η χειρουργική αποκατάσταση της διάτρησης του ρινικού διαφράγματος με χρήση τοπικού βλεννογόνιου κρημνού βελτιώνει την ικανότητα της μύτης να θερμαίνει και να υγραίνει τον εισπνεόμενο αέρα, διότι αποκαθιστά την ύπαρξη δύο λειτουργικών ρινικών θαλαμών. 35 Μείωση της ικανότητας του ρινικού κλιματισμού παρατηρήθηκε μετεγχειρητικά σε 8 ασθενείς, που υπεβλήθησαν σε έσω γναθεκτομή λόγω ανάστροφου θηλώματος. 36 Ως πιθανή αιτία περιγράφεται από τους συγγραφείς η ευρεία εκτομή του βλεννογόνου, που συνεπάγεται μειωμένη μεταφορά θερμικής ενέργειας και ύδατος. Επιπλέον, λόγω μεγάλης αύξησης της επιφάνειας εγκάρσιας διατομής της ρινικής θαλάμης και απώλειας της περιοχής της ρινικής βαλβίδας, η ροή του αέρα παραμένει γραμμική, με μικρότερη ταχύτητα και μειωμένο χρόνο επαφής με το ρινικό βλεννογόνο. Ο ρινικός κλιματισμός και η ρινική αναπνοή έχουν μελετηθεί και μέσω ηλεκτρονικών προγραμμάτων προσομοίωσης, χρησιμοποιώντας την τεχνολογία της δυναμικής των υγρών, σε μοντέλο ρινός όπου έχει αφαιρεθεί η μέση και η κάτω ρινική κόγχη από τη μία ρινική θαλάμη. 37 Από τη μελέτη προέκυψε αλλαγή στη ροή του αέρα ενδορινικά και στην επαφή μεταξύ αέρα και ρινικού βλεννογόνου. Επιπλέον, στο σημείο της θέσης της κάτω ρινικής κόγχης παρατηρήθηκε μειωμένη ικανότητα θέρμανσης του εισπνεόμενου αέρα σε σχέση με την υγιή ρινική θαλάμη. Βασικό μειονέκτημα των in vitro μελετών είναι η αδυναμία πλήρους προσομοίωσης των συνθηκών και της λειτουργικότητας του ρινικού επιθηλίου, γεγονός που αναγκάζει την αντιμετώπιση των εξαγομένων αποτελεσμάτων από τις μελέτες αυτές με κριτικό σκεπτικισμό. Β Ι Β Λ Ι Ο Γ ΡΑ Φ Ι Α 1. Ingelstedt S, Ivstam B. Study on the humidifying capacity of the nose. Acta Otolaryngol 1951;49:286-90. 34

Τσακιροπούλου Ε, Βιτάλ Β, Κεκές Γ, Κωνσταντινίδης Ι 2. Cole P. Further observations on the conditioning of respiratory air. J Laryngol Otol 1953;67:669-81. 3. Wolf M, Naftali S, Schroter RC, Elad D. Air-conditioning characteristics of the human nose. J Laryngol Otol 2004;118:87 92. 4. Perwitzschky R. Die Temperatur- und Feuchtigkeitsverhältnisse der Atemluft in den Luftwegen. I. Mitteilung. Arch Ohren Nasen Kehlkopfheilkunde 1930; 125:1-22. 5. Hanna LM, Scherer PW. A theoretical model of localized heat and water vapour transport in the human respiratory tract. J Biomec Eng 1986;108:19 27. 6. Seeley LE. Study of changes in the temperature and water vapor content of respired air in the nasal cavity. HPAC 1940;12:377-88. 7. Rouadi P, Baroody FM, Abbott D, Naureckas E, Solway J, Naclerio RM. A technique to measure the ability of the human nose to warm and humidify air. J Appl Physiol 1999;87:400-6. 8. Keck T, Leiacker, Heinrich A, Kühnemann S, Rettinger G. Humidity and temperature profile in the nasal cavity. Rhinology 2000;38:167-71. 9. Naclerio RM, Pinto J, Assanasen P, Baroody FM. Observations on the ability of the nose to warm and humidify inspired air. Rhinology 2007;45:102-11. 10. Willatt DJ.Continuous infrared thermometry of the nasal mucosa. Rhinology 1993;31:6367. 11. Kastl KG, Wiesmiller KM, Lindemann J. Dynamic infrared thermography of the nasal vestibules: a new method. Rhinology 2009;47:89-92. 12. Tsakiropoulou E, Konstantakos V, Leiacker R, Rettinger G, Lindemann J. Temperature and humidity measurements in nasal cavity. In: MEMEA 09 Proceedings of the 2009 IEEE International Workshop on Medical Measurements and Applications. Washington, DC, IEEE Computer Society, 2009:69-72. 13. Keck T, Leiacker R, Riechelmann H, Rettinger G. Temperature profile in the nasal cavity. Laryngoscope 2000;110:651 4. 14. Keck T, Leiacker R, Kuhnemann S, Rettinger G Warming inhaled air in the nose. HNO 2001;49:36-40. 15. Walker JEC, Wells RE, Merrill EW. Heat and water exchange in the respiratory tract. Am J Med 1961;30:259-67. 16. Aust R, Drettner B. Aspects on the function of the paranasal sinuses on the air conditioning of the respiratory air. Rhinology1974;12:127-30. 17. Elad D, Liebenthal R, Wenig BL, Einav S. Analysis of air flow patterns in the human nose. Med Biol Eng Comput 1993;31:585-92. 18. Scherer P, Hahn I, Mozell M. The Biophysics of nasal airflow. Otolaryngol Clin N Am 1989;22:265-78. 19. Eccles R. A role for the nasal cycle in respiratory defence. Eur Respir J 1996;9:371-6. 20. Lindemann J, Leiacker R, Rettinger G, Keck T. The relationship between water vapour saturation of inhaled air and nasal patency. Eur Respir J 2003;21:313-6. 21. Lindemann J, Tsakiropoulou E, Keck T, Leiacker R, Wiesmiller KM. Nasal air conditioning in relation to acoustic rhinometry values. Am J Rhinol Allergy 2009;23:575-7. 22. Lindemann J, Tsakiropoulou E, Vital V, et al. Influence of the turbinate volumes as measured by magnetic resonance imaging on nasal air conditioning. Am J Rhinol Allergy 2009;23:250-4. 23. Keck T, Leiacker R, Schick M, Rettinger G, Kühnemann S. Temperature and humidity profile of the paranasal sinuses before and after mucosal decongestion by xylometazolin. Laryngorhinootologie 2000;79:749-52. 24. Lindemann J, Tsakiropoulou E, Keck T, Leiacker R, Vital V, Wiesmiller KM. Impact of external nasal strips on nasal geometry and intranasal air conditioning. Am J Rhinol 2008;22:506-10. 25. Lindemann J, Leiacker R, Wiesmiller K, Rettinger G, Keck T. Immediate effect of benzalkonium chloride in decongestant nasal spray on the human nasalmucosal temperature. Clin Otolaryngol Allied Sci 2004;29:357-61. 26. Lindemann J, Sannwald D, Wiesmiller K. Age-related changes in intranasal air conditioning in the elderly. Laryngoscope 2008;118:1472-5. 27. Rozsasi A, Leiacker R, Keck T. Nasal conditioning in perennial allergic rhinitis after nasal allergen challenge.clin Exp Allergy 2004;34:1099-104. 28. Garcia G, Bailie N, Martins D, Kimbell J. Atrophic rhinitis: a CFD study of air conditioning in the nasal cavity. J Appl Physiol 2007;103:1082 92. 29. Naclerio RM1, Pinto J, Assanasen P, Baroody FM. Observations on the ability of the nose to warm and humidify inspired air. Rhinology 2007;45:102-11. 30. Assanasen P, Baroody FM, Naureckas E, Solway J, Naclerio RM. Supine position decreases the ability of the nose to warm and humidify air. J Appl Physiol 2001;91:2459-65. 31. Liener K, Leiacker R, Lindemann J, Rettinger G, Keck T. Nasal mucosal temperature after exposure to cold, dry air and hot, humid air. Acta Otolaryngol 2003;123:851-6. 32. Wiesmiller K, Keck T, Rettinger G, Leiacker R, Dzida R, Lindemann J. Nasal air conditioning in patients before and after septoplasty with bilateral turbinoplasty. Laryngoscope 2006;116:890-4. 33. Keck T, Leiacker R, Kuhnemann S, Rettinger G. Heating of air in the nasal airways in patients with chronic sinus disease before and after sinus surgery. Clin Otolaryngol Allied Sci 2001;26:53-8. 34. Papp J, Leiacker R, Keck T, Rozsasi A, Kappe T. Nasal-air conditioning in patients with chronic rhinosinusitis and nasal polyposis. Arch Otolaryngol Head Neck Surg 2008;134:931-5. 35. Lindemann J, Leiacker R, Stehmer V, Rettinger G, Keck T. Intranasal temperature and humidity profile in patients with nasal septal perforation before and after surgical closure. Clin Otolaryngol 2001;26:433-7. 36. Lindemann J, Leiacker R, Sikora T, Rettinger G, Keck T. Impact of unilateral sinus surgery with resection of the turbinates by means of midfacial degloving on nasal air conditioning. Laryngoscope 2002;112:2062-6. 37. Lindemann J, Keck T, Wiesmiller KM, Rettinger G, Brambs HJ, Pless D. Numerical simulation of intranasal air flow and temperature after resection of the turbinates. Rhinology 2005;43:24-8. 35