Физиология звукопроведения

Проведение звуков в ухе является механическим процессом (рис. 1.2.5).

Звуковая волна, улавливаемая ушной раковиной, попадает в наружный слуховой проход, вызывает вибрацию барабанной перепонки и слуховых косточек.

Распространение звуковой волны в перилимфе возможно благодаря наличию вторичной мембраны круглого окна, а в эндолимфе – вследствие эластичного эндолимфатического мешка, сообщающегося с эндолимфатическим пространством лабиринта через эндолимфатический проток.

Движение жидкостей лабиринта вызывает колебания базилярной мембраны перепончатого лабиринта, на которой находится кортиев орган с чувствительными волосковыми клетками.

Рис. 1.2.5

Ушная раковина имеет значение в ототопике, концентрации звуковой энергии и согласовании импедансов (сопротивлёний) звуковой волне свободного акустического поля и наружного слухового прохода. Ушная раковина и наружный слуховой проход имеют собственную резонансную частоту (3 и 5 кГц). В частности, усиление слуховым проходом звуков 3 кГц на 10-12 дБ происходит за счет соответствия длины слухового прохода 1/4 длины волны этой резонансной частоты, что улучшает восприятие речи.

Таким образом, наружное ухо играет роль в усилении высокочастотных звуков и локализации источника звука в пространстве.

Энергия звуковой волны теряется при переходе из воздушной среды в жидкую (ушную лимфу) на 99,9% вследствие более высокого импеданса пери- и эндолимфы и отражения её, что составляет около 30 дБ. Однако возможные потери звуковой энергии компенсируются другими механизмами.

Площадь барабанной перепонки человека составляет около 85 мм2, из которых лишь 55 мм2 вибрируют под влиянием звуковой волны.

Кроме этого, слуховые косточки действуют по закону рычажной системы, что создаёт положительный эффект усиления с коэффициентом 1,3. Дополнительное увеличение энергии на подножную пластинку стремени обусловливается конической формой барабанной перепонки, при вибрации которой возрастает давление на молоточек в два раза.

Таким образом, звуковая энергия, приложенная к барабанной перепонке, усиливается на подножной пластинке стремени в 17 . 1,3 . 2 = 44,2 раза, что соответствует 33 дБ и компенсирует импедансные потери энергии.

Усиление давления звуковой волны зависит и от частоты стимуляции. Так, на частоте 2500 Гц давление увеличивается на 30 дБ, а выше этой частоты коэффициент усиления уменьшается.

Под влиянием низких звуков перепонка при вибрации колеблется в сторону барабанной полости до 0,5 мм, а под воздействием высоких звуков - в пределах долей микрона. Наибольшая вибрация перепонки отмечается в задненижних отделах. Стремя совершает перемещения в овальном окне 3-7 мм при уровне звукового давления 80 дБ, на частоте 1000 ГЦ. На подножную пластинку стремени звуковая волна оказывает давление в 60 раз сильнее, чем на круглое окно, поэтому она распространяется от овального окна к круглому, а не наоборот. Благодаря трансформационному механизму среднего уха давление звуковой волны в ушной лимфе становится в 36 раз больше, чем в воздухе.

Кроме этого, звуковая волна поступает на лабиринтные окна в неодинаковых фазах при максимальной разнице давления на них. В фазе сгущения мембрана овального окна колеблется внутрь вестибулярной лестницы со сдвигом перилимфы, а мембрана круглого окна, находясь в фазе разрежения, - в сторону барабанной полости, а при смене фаз – наоборот. Скорость распространения волны в вестибулярном канале постоянна и равна скорости звука в воде, а в тимпанальном канале волна распросраняется с резким замедлением вследствие больших градиентов давления со стороны базилярной мембраны.

Одним из условий нормального функционирования звукопроводящего аппарата является хорошая подвижность его и особенно мембран овального и круглого окон при максимальной разнице давления на них. При полном дефекте барабанной перепонки, когда разница звукового давления на лабиринтные окна минимальная, слух понижается на 45 - 50 дБ, а при разрушении цепи слуховых косточек - на 50-60 дБ.

Морфологические изменения и нарушения подвижности звукопроводящей системы являются причинами кондуктивной тугоухости различной этиологии.

При кондуктивной тугоухости (гнойный средний отит, дефект барабанной перепонки, адгезивный средний отит, отосклероз и другие) производятся различные варианты слуховосстанавливающих операций с целью улучшения трансформационного механизма среднего уха.

Мышцы барабанной полости (натягивающая барабанную перепонку и стременная) выполняют аккомодационную и защитную функции. Они регулируют передачу звуков разной частоты и интенсивности за счёт изменения напряжения цепи слуховых косточек. При воздействии на ухо сильных звуков (80 дБ) обе мышцы приходят в состояние тетанического сокращения и защищают внутреннее ухо от звуковой травмы. За счёт сокращения мышц и эластичности связок слуховых косточек осуществляется аккомодационная функция для ограничения искажений (нелинейностей) в среднем ухе.