生理學/外耳和中耳的傳音作用

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生理學

感覺器官
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  - 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。人耳耳廓的運動能力已經退化，但前方和側方來的聲音可直接進入外耳道，且耳廓的形狀有利於聲波能量的聚集，引起較強的鼓膜振動；同樣的聲音如來自耳廓後方，則可被耳廓遮擋，音感較弱。因此，稍稍轉動頭的位置，根據這時兩耳聲音強弱的輕微變化，可以判斷音源的位置。

外耳首是聲波傳導的通路，一端開口，一端終止於鼓膜。根據物理學原理，充氣的管道可與波長4倍管長的聲波產生最大的共振作用；外耳道長約2.5cm，據此計算，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，其強度可以增強10倍。

（二）鼓膜和中耳聽骨鏈增壓效應

中耳包括鼓膜、鼓室、聽骨鏈、中耳小肌和咽鼓管等主要結構，其中鼓膜、聽骨鏈和內耳卵圓窗之間的關係如圖9-15所示，它們構成了聲音由外耳傳向耳蝸的最有效通路。聲波在到達鼓膜交，由空氣為振動介質；由鼓膜經聽骨鏈到達卵圓窗膜時，振動介質變為固相的生物組織。由於不同介質的聲阻攔不同，理論上當振動在這些介質之間傳遞時，能量衰減極大，估計可達99%或更多。但由於由鼓膜到卵圓窗膜之間的傳遞系統的特殊力學特性，振動經中耳傳遞時發生了增壓效應，補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，呈頂點朝向中耳的漏斗形。其內側連錘骨柄，後者位於鼓膜的纖維層和粘膜層之間，自前上方向下，終止於鼓膜中心處。鼓膜很像電話機受話器中的振膜，是一個壓力承受裝置，具有較好的頻率響應和較小的失真度，而且它的形狀有利於把振動傳遞給位於漏斗尖頂處的錘骨柄。據觀察，當頻率在2400Hz以下的聲波作用於鼓膜時，鼓膜都可以複製外加振動的頻率，而且鼓膜的振動與聲波振動同始同終，很少殘餘振動。

人中耳和耳蝸關係模式圖

圖9-15 人中耳和耳蝸關係模式圖

點線表示鼓膜向內側振動時各有關結構的移動情況

聽骨鏈由錘骨、砧骨及鐙骨依次連接而成。錘骨柄附著於鼓膜，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槓桿。錘骨柄為長臂，砧骨長突為短臂。該械桿系統的特點是支點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，如錘骨柄內移，則砧骨的長突和鐙骨亦和錘骨柄作同方向的內移，如圖9-15中點線所示。

中耳增壓泖應主要有以下兩個因素：一是由於鼓膜面積和卵圓窗膜的面積大小有差別，鼓膜振動時，實際發生振動的面積約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，則作用於卵圓窗膜上的壓強將增大55÷3.2=17倍；二是聽骨鏈中槓桿長臂和短臂之比約為1.3：1，即錘骨柄較長，於是短臂一側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為17×1.3=22倍。

與中耳傳音功能有關的，還有中耳內的兩條小肌肉，其中鼓膜張肌收縮時，可使錘骨柄和鼓膜內向牽引，增加鼓膜緊張度；鐙骨肌收縮時，使鐙骨腳板向外後方移動。強烈的聲響氣流經過外耳道，以及角膜和鼻粘膜受到機械刺激時，都可以反射性地引起這兩塊小肌肉的收縮，其結果是使鼓膜緊張，使各聽小骨之間的邊境更為緊張，導致吸骨鏈傳遞振動的幅度減小；阻力加大，總的效果是使中耳的傳音效能有所減弱。據認為，這一反應可以阻止較強的振動傳到耳蝸，對感音裝置起到某種保護作用；但由於聲音引起中耳肌的反射性收縮需經過十幾個毫秒的潛伏期，故它們對突然發生的短暫爆炸聲的保護作用不大。

（三）咽鼓管的功能

咽鼓管亦稱耳咽管，它連通鼓室和鼻咽部，這就使鼓室內空氣和大氣相通，因而通過咽鼓管，可以平衡鼓室內空氣和大氣壓之間有可能出現的壓力差，這對於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，使鼓室內壓力下降，引起鼓膜內陷。暫時的鼓膜內外壓力差，常發生在外耳道內壓力首先發生改變而鼓室內壓力仍處於原初的狀態，如飛機的突然升降長潛水等，此時如果不能通過咽鼓管使鼓室內壓力外耳道壓力（或大氣壓）取得平衡，就會在鼓膜兩側出現巨大的壓力差。據觀察，這個壓力差如達到9.33-10.76kPa(70-80mmHg)，將會引起鼓膜強烈痛疼；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於閉合狀態，在吞咽、打呵欠或噴嚏時由於齶帆張肌等肌肉的收縮，可使管口暫時開放，有利於氣壓平衡。

聲音的骨傳導正常時聽覺的引起，是由於聲波經外耳道引起鼓膜的振動，再經聽骨鏈和卵圓窗膜進入耳蝸，這一條聲音傳遞地途徑，稱為氣傳導。此外，聲波還可以直接引起顱骨的振動，再引起位於顳骨骨質中的耳蝸內淋巴的振動，這稱為骨傳導。骨傳導正常時較氣傳導不敏感得多，幾乎不能感到它的存在；能察知骨傳導存在的一種方面是，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；當這個聲音減弱到聽不到以後，再把音叉迅速移到耳廓前方，這時又能聽到聲音的存在。這個簡單實驗說明骨傳導的存在，也說明正常時氣傳導較骨傳導為靈敏。可以認為，骨傳導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和骨傳導受損的情況，判斷聽覺異常的產生部位和原因。