Модель аппарата звуопроведения

Проведение звуков в ухе является механическим процессом Звуковая волна, улавливаемая ушной раковиной, попадает в наружный слуховой проход, вызывает вибрацию барабанной перепонки и слуховых косточек. Колебание стремени в овальном окне возбуждает жидкости ушного лабиринта. Звуковая волна распространяется по лестнице преддверия улитки к геликотреме и через нее в барабанную лестницу - к мембране круглого окна. Колебания перилимфы передаются на эндолимфу и перепончатый лабиринт. 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. 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. Площадь же подножной пластинки стремени около 3,2 мм2.Разница этих площадей обеспечивает усиление давления на подножную пластинку стремени в 17 раз, что составляет 24,6 дБ, то есть импедансная потеря звуковой энергии компенсируется почти полностью. 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. Объемные смещения окон одинаковые, однако звуковое давление в вестибулярной и барабанной лестницах разное, что является необходимым условием движения жидкости в лабиринте и возбуждения слухового рецептора. Одним из условий нормального функционирования звукопроводящего аппарата является хорошая подвижность его и особенно мембран овального и круглого окон при максимальной разнице давления на них.