生理學(xué)/外耳和中耳的傳音作用

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生理學(xué)

感覺器官
- 聽覺器官
  - 人耳的聽閾和聽域
  - 外耳和中耳的傳音作用
  - 耳蝸的感音換能作用
  - 聽神經(jīng)動作電位

（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)動能力已經(jīng)退化，但前方和側(cè)方來的聲音可直接進(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；同樣的聲音如來自耳廓后方，則可被耳廓遮擋，音感較弱。因此，稍稍轉(zhuǎn)動頭的位置，根據(jù)這時兩耳聲音強(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4倍管長的聲波產(chǎn)生最大的共振作用；外耳道長約2.5cm，據(jù)此計(jì)算，它作為一個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，其強(qiáng)度可以增強(qiáng)10倍。

（二）鼓膜和中耳聽骨鏈增壓效應(yīng)

中耳包括鼓膜、鼓室、聽骨鏈、中耳小肌和咽鼓管等主要結(jié)構(gòu)，其中鼓膜、聽骨鏈和內(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，由空氣為振動介質(zhì)；由鼓膜經(jīng)聽骨鏈到達(dá)卵圓窗膜時，振動介質(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)振動在這些介質(zhì)之間傳遞時，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，振動經(jīng)中耳傳遞時發(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。鼓膜很像電話機(jī)受話器中的振膜，是一個壓力承受裝置，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，鼓膜都可以復(fù)制外加振動的頻率，而且鼓膜的振動與聲波振動同始同終，很少殘余振動。

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)線表示鼓膜向內(nèi)側(cè)振動時各有關(guān)結(jié)構(gòu)的移動情況

聽骨鏈由錘骨、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，使三塊聽小骨形成一個兩壁之間呈固定角度的杠桿。錘骨柄為長臂，砧骨長突為短臂。該械桿系統(tǒng)的特點(diǎn)是支點(diǎn)剛好在整個聽骨鏈的重心上，因而在能量傳遞過程中惰性最小，效率最高。鼓膜振動時，如錘骨柄內(nèi)移，則砧骨的長突和鐙骨亦和錘骨柄作同方向的內(nèi)移，如圖9-15中點(diǎn)線所示。

中耳增壓泖應(yīng)主要有以下兩個因素：一是由于鼓膜面積和卵圓窗膜的面積大小有差別，鼓膜振動時，實(shí)際發(fā)生振動的面積約55mm²，而卵圓窗膜的面積只有3.2mm²，如果聽骨鏈傳遞時總壓力不變，則作用于卵圓窗膜上的壓強(qiáng)將增大55÷3.2=17倍；二是聽骨鏈中杠桿長臂和短臂之比約為1.3：1，即錘骨柄較長，于是短臂一側(cè)的壓力將增大為原來的1.3倍。這樣算來，整個中耳傳遞過程的增壓效應(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，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，使鐙骨腳板向外后方移動。強(qiáng)烈的聲響氣流經(jīng)過外耳道，以及角膜和鼻粘膜受到機(jī)械刺激時，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，使各聽小骨之間的邊境更為緊張，導(dǎo)致吸骨鏈傳遞振動的幅度減??；阻力加大，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)的振動傳到耳蝸，對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)過十幾個毫秒的潛伏期，故它們對突然發(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，這對于維持鼓膜的正常位置、形狀和振動性能有重要意義。咽鼓管阻塞時，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)的突然升降長潛水等，此時如果不能通過咽鼓管使鼓室內(nèi)壓力外耳道壓力（或大氣壓）取得平衡，就會在鼓膜兩側(cè)出現(xiàn)巨大的壓力差。據(jù)觀察，這個壓力差如達(dá)到9.33-10.76kPa(70-80mmHg)，將會引起鼓膜強(qiáng)烈痛疼；壓力差超過24kPa(180mmHg)時，可能造成鼓膜破裂。咽鼓管在正常情況下其鼻咽部開口常處于閉合狀態(tài)，在吞咽、打呵欠或噴嚏時由于腭帆張肌等肌肉的收縮，可使管口暫時開放，有利于氣壓平衡。

聲音的骨傳導(dǎo) 正常時聽覺的引起，是由于聲波經(jīng)外耳道引起鼓膜的振動，再經(jīng)聽骨鏈和卵圓窗膜進(jìn)入耳蝸，這一條聲音傳遞地途徑，稱為氣傳導(dǎo)。此外，聲波還可以直接引起顱骨的振動，再引起位于顳骨骨質(zhì)中的耳蝸內(nèi)淋巴的振動，這稱為骨傳導(dǎo)。骨傳導(dǎo)正常時較氣傳導(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，把一個振動闃的音叉的柄直接和頗骨接觸，這時人會感到一個稍有異樣的聲音；當(dāng)這個聲音減弱到聽不到以后，再把音叉迅速移到耳廓前方，這時又能聽到聲音的存在。這個簡單實(shí)驗(yàn)說明骨傳導(dǎo)的存在，也說明正常時氣傳導(dǎo)較骨傳導(dǎo)為靈敏。可以認(rèn)為，骨傳導(dǎo)在正常聽覺的引起中作用微乎其微。不過臨床上常通過檢查患者氣傳導(dǎo)和骨傳導(dǎo)受損的情況，判斷聽覺異常的產(chǎn)生部位和原因。