生理學(xué)/外耳和中耳的傳音作用

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生理學(xué)

感覺(jué)器官
- 聽(tīng)覺(jué)器官
  - 人耳的聽(tīng)閾和聽(tīng)域
  - 外耳和中耳的傳音作用
  - 耳蝸的感音換能作用
  - 聽(tīng)神經(jīng)動(dòng)作電位

（一）耳廓和外耳道的集音作用和共鳴腔作用

外耳由耳廓和外耳道組成。人耳耳廓的運(yùn)動(dòng)能力已經(jīng)退化，但前方和側(cè)方來(lái)的聲音可直接進(jìn)入外耳道，且耳廓的形狀有利于聲波能量的聚集，引起較強(qiáng)的鼓膜振動(dòng)；同樣的聲音如來(lái)自耳廓后方，則可被耳廓遮擋，音感較弱。因此，稍稍轉(zhuǎn)動(dòng)頭的位置，根據(jù)這時(shí)兩耳聲音強(qiáng)弱的輕微變化，可以判斷音源的位置。

外耳首是聲波傳導(dǎo)的通路，一端開(kāi)口，一端終止于鼓膜。根據(jù)物理學(xué)原理，充氣的管道可與波長(zhǎng)4倍管長(zhǎng)的聲波產(chǎn)生最大的共振作用；外耳道長(zhǎng)約2.5cm，據(jù)此計(jì)算，它作為一個(gè)共鳴腔的最佳共振頻率約在3500Hz附近；這樣的聲音由外耳道傳到鼓膜時(shí)，其強(qiáng)度可以增強(qiáng)10倍。

（二）鼓膜和中耳聽(tīng)骨鏈增壓效應(yīng)

中耳包括鼓膜、鼓室、聽(tīng)骨鏈、中耳小肌和咽鼓管等主要結(jié)構(gòu)，其中鼓膜、聽(tīng)骨鏈和內(nèi)耳卵圓窗之間的關(guān)系如圖9-15所示，它們構(gòu)成了聲音由外耳傳向耳蝸的最有效通路。聲波在到達(dá)鼓膜交，由空氣為振動(dòng)介質(zhì)；由鼓膜經(jīng)聽(tīng)骨鏈到達(dá)卵圓窗膜時(shí)，振動(dòng)介質(zhì)變?yōu)楣滔嗟?a href="/w/%E7%94%9F%E7%89%A9" title="生物">生物組織。由于不同介質(zhì)的聲阻攔不同，理論上當(dāng)振動(dòng)在這些介質(zhì)之間傳遞時(shí)，能量衰減極大，估計(jì)可達(dá)99%或更多。但由于由鼓膜到卵圓窗膜之間的傳遞系統(tǒng)的特殊力學(xué)特性，振動(dòng)經(jīng)中耳傳遞時(shí)發(fā)生了增壓效應(yīng)，補(bǔ)償了由聲阻擋不同造成的能量耗損。

鼓膜呈橢圓形，面積約50-90mm²，厚度約0.1mm。它不是一個(gè)平面膜，呈頂點(diǎn)朝向中耳的漏斗形。其內(nèi)側(cè)連錘骨柄，后者位于鼓膜的纖維層和粘膜層之間，自前上方向下，終止于鼓膜中心處。鼓膜很像電話(huà)機(jī)受話(huà)器中的振膜，是一個(gè)壓力承受裝置，具有較好的頻率響應(yīng)和較小的失真度，而且它的形狀有利于把振動(dòng)傳遞給位于漏斗尖頂處的錘骨柄。據(jù)觀察，當(dāng)頻率在2400Hz以下的聲波作用于鼓膜時(shí)，鼓膜都可以復(fù)制外加振動(dòng)的頻率，而且鼓膜的振動(dòng)與聲波振動(dòng)同始同終，很少殘余振動(dòng)。

人中耳和耳蝸關(guān)系模式圖

圖9-15 人中耳和耳蝸關(guān)系模式圖

點(diǎn)線(xiàn)表示鼓膜向內(nèi)側(cè)振動(dòng)時(shí)各有關(guān)結(jié)構(gòu)的移動(dòng)情況

聽(tīng)骨鏈由錘骨、砧骨及鐙骨依次連接而成。錘骨柄附著于鼓膜，鐙骨腳板和卵圓窗膜相接，砧骨居中，將錘骨和鐙骨連接起來(lái)，使三塊聽(tīng)小骨形成一個(gè)兩壁之間呈固定角度的杠桿。錘骨柄為長(zhǎng)臂，砧骨長(zhǎng)突為短臂。該械桿系統(tǒng)的特點(diǎn)是支點(diǎn)剛好在整個(gè)聽(tīng)骨鏈的重心上，因而在能量傳遞過(guò)程中惰性最小，效率最高。鼓膜振動(dòng)時(shí)，如錘骨柄內(nèi)移，則砧骨的長(zhǎng)突和鐙骨亦和錘骨柄作同方向的內(nèi)移，如圖9-15中點(diǎn)線(xiàn)所示。

中耳增壓泖應(yīng)主要有以下兩個(gè)因素：一是由于鼓膜面積和卵圓窗膜的面積大小有差別，鼓膜振動(dòng)時(shí)，實(shí)際發(fā)生振動(dòng)的面積約55mm²，而卵圓窗膜的面積只有3.2mm²，如果聽(tīng)骨鏈傳遞時(shí)總壓力不變，則作用于卵圓窗膜上的壓強(qiáng)將增大55÷3.2=17倍；二是聽(tīng)骨鏈中杠桿長(zhǎng)臂和短臂之比約為1.3：1，即錘骨柄較長(zhǎng)，于是短臂一側(cè)的壓力將增大為原來(lái)的1.3倍。這樣算來(lái)，整個(gè)中耳傳遞過(guò)程的增壓效應(yīng)為17×1.3=22倍。

與中耳傳音功能有關(guān)的，還有中耳內(nèi)的兩條小肌肉，其中鼓膜張肌收縮時(shí)，可使錘骨柄和鼓膜內(nèi)向牽引，增加鼓膜緊張度；鐙骨肌收縮時(shí)，使鐙骨腳板向外后方移動(dòng)。強(qiáng)烈的聲響氣流經(jīng)過(guò)外耳道，以及角膜和鼻粘膜受到機(jī)械刺激時(shí)，都可以反射性地引起這兩塊小肌肉的收縮，其結(jié)果是使鼓膜緊張，使各聽(tīng)小骨之間的邊境更為緊張，導(dǎo)致吸骨鏈傳遞振動(dòng)的幅度減?。蛔枇哟?，總的效果是使中耳的傳音效能有所減弱。據(jù)認(rèn)為，這一反應(yīng)可以阻止較強(qiáng)的振動(dòng)傳到耳蝸，對(duì)感音裝置起到某種保護(hù)作用；但由于聲音引起中耳肌的反射性收縮需經(jīng)過(guò)十幾個(gè)毫秒的潛伏期，故它們對(duì)突然發(fā)生的短暫爆炸聲的保護(hù)作用不大。

（三）咽鼓管的功能

咽鼓管亦稱(chēng)耳咽管，它連通鼓室和鼻咽部，這就使鼓室內(nèi)空氣和大氣相通，因而通過(guò)咽鼓管，可以平衡鼓室內(nèi)空氣和大氣壓之間有可能出現(xiàn)的壓力差，這對(duì)于維持鼓膜的正常位置、形狀和振動(dòng)性能有重要意義。咽鼓管阻塞時(shí)，鼓室氣體將被吸收，使鼓室內(nèi)壓力下降，引起鼓膜內(nèi)陷。暫時(shí)的鼓膜內(nèi)外壓力差，常發(fā)生在外耳道內(nèi)壓力首先發(fā)生改變而鼓室內(nèi)壓力仍處于原初的狀態(tài)，如飛機(jī)的突然升降長(zhǎng)潛水等，此時(shí)如果不能通過(guò)咽鼓管使鼓室內(nèi)壓力外耳道壓力（或大氣壓）取得平衡，就會(huì)在鼓膜兩側(cè)出現(xiàn)巨大的壓力差。據(jù)觀察，這個(gè)壓力差如達(dá)到9.33-10.76kPa(70-80mmHg)，將會(huì)引起鼓膜強(qiáng)烈痛疼；壓力差超過(guò)24kPa(180mmHg)時(shí)，可能造成鼓膜破裂。咽鼓管在正常情況下其鼻咽部開(kāi)口常處于閉合狀態(tài)，在吞咽、打呵欠或噴嚏時(shí)由于腭帆張肌等肌肉的收縮，可使管口暫時(shí)開(kāi)放，有利于氣壓平衡。

聲音的骨傳導(dǎo) 正常時(shí)聽(tīng)覺(jué)的引起，是由于聲波經(jīng)外耳道引起鼓膜的振動(dòng)，再經(jīng)聽(tīng)骨鏈和卵圓窗膜進(jìn)入耳蝸，這一條聲音傳遞地途徑，稱(chēng)為氣傳導(dǎo)。此外，聲波還可以直接引起顱骨的振動(dòng)，再引起位于顳骨骨質(zhì)中的耳蝸內(nèi)淋巴的振動(dòng)，這稱(chēng)為骨傳導(dǎo)。骨傳導(dǎo)正常時(shí)較氣傳導(dǎo)不敏感得多，幾乎不能感到它的存在；能察知骨傳導(dǎo)存在的一種方面是，把一個(gè)振動(dòng)闃的音叉的柄直接和頗骨接觸，這時(shí)人會(huì)感到一個(gè)稍有異樣的聲音；當(dāng)這個(gè)聲音減弱到聽(tīng)不到以后，再把音叉迅速移到耳廓前方，這時(shí)又能聽(tīng)到聲音的存在。這個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)說(shuō)明骨傳導(dǎo)的存在，也說(shuō)明正常時(shí)氣傳導(dǎo)較骨傳導(dǎo)為靈敏?？梢哉J(rèn)為，骨傳導(dǎo)在正常聽(tīng)覺(jué)的引起中作用微乎其微。不過(guò)臨床上常通過(guò)檢查患者氣傳導(dǎo)和骨傳導(dǎo)受損的情況，判斷聽(tīng)覺(jué)異常的產(chǎn)生部位和原因。