Mittelohrmechanik und Ossikuläres System

Das Mittelohr ist eine luftgefüllte Höhle, die das Trommelfell über drei kleine Knochen – Hammer, Amboss und Steigbügel – mit dem flüssigkeitsgefüllten Innenohr verbindet. Seine zentrale Aufgabe ist die Impedanzanpassung: Luft und Cochleaflüssigkeit weisen sehr unterschiedliche Schallwiderstände auf, und ohne einen Transformator würde der größte Teil der akustischen Energie einfach an der Grenzfläche reflektiert werden. Das ossikuläre System, zusammen mit der Flächenverschiebung zwischen Trommelfell und ovalem Fenster, gewinnt einen Großteil dieser Energie zurück.

Definition

Das Mittelohr ist der luftgefüllte Raum, der die Gehörknöchelchenkette (Hammer, Amboss, Steigbügel) enthält, die Vibrationen vom Trommelfell zum ovalen Fenster der Cochlea überträgt und impedanzanpasst.

Scope

Dieses Thema behandelt die Anatomie des Trommelfells und der Gehörknöchelchenkette, den impedanzanpassenden Transformator (Flächenverhältnis und ossikulärer Hebel), die Rolle der Mittelohrmuskeln und den Druckausgleich durch die Eustachische Röhre. Es betrachtet die normale Mittelohrschallübertragung als Bindeglied zwischen den leitenden und sensorischen Stadien des Hörens. Es dient als Referenz und zu Bildungszwecken und behandelt keine otologische Diagnose oder Behandlung.

Core questions

• Warum wird ein impedanzanpassender Transformator zwischen Luft und Cochleaflüssigkeit benötigt?
• Wie erhöhen das Flächenverhältnis und der ossikuläre Hebel gemeinsam den Druck am ovalen Fenster?
• Welche Rolle spielen die Muskeln Stapedius und Tensor tympani?
• Wie hält die Eustachische Röhre den Mittelohrdruck im Gleichgewicht?

Key concepts

• Trommelfell
• Gehörknöchelchenkette (Hammer, Amboss, Steigbügel)
• Ovales Fenster und rundes Fenster
• Impedanzanpassung
• Flächenverhältnis (Trommelfell zu Steigbügelplatte)
• Ossikuläres Hebelverhältnis
• Mittelohr-(Akustik-)Reflex
• Eustachische Röhre und Druckausgleich

Mechanisms

Schall versetzt das Trommelfell in Schwingung, welches Hammer, Amboss und Steigbügel in Reihe antreibt, sodass die Steigbügelplatte Flüssigkeit am ovalen Fenster verschiebt. Da die schwingende Fläche des Trommelfells wesentlich größer ist als die der Steigbügelplatte und die Gehörknöchelchen als leichter Hebel wirken, konzentriert das System die Kraft auf eine kleine Fläche und erhöht den Druck, wodurch Energie zurückgewonnen wird, die sonst durch Reflexion an der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche verloren ginge (Wever & Lawrence, 1954; Pickles, 2012). Das runde Fenster bewegt sich gegenphasig, um den Fluss der inkompressiblen Cochleaflüssigkeit zu ermöglichen. Der Stapedius und der Tensor tympani können die Kette über den akustischen Reflex versteifen, wodurch die Übertragung intensiver tieffrequenter Geräusche reduziert wird, und die Eustachische Röhre gleicht periodisch den statischen Druck aus, damit das Trommelfell effizient schwingen kann (Moller, 2013). Eine effiziente Übertragung zum ovalen Fenster ist die Eingangsvoraussetzung für die Wanderwellenmechanik der Cochlea (Robles & Ruggero, 2001).

Clinical relevance

Die Transformatorwirkung des Mittelohrs erklärt, warum eine Unterbrechung der Gehörknöchelchenkette oder Flüssigkeit in der Mittelohrhöhle die Schallübertragung reduziert, und der akustische Reflex wird bei audiologischen Tests eingesetzt. Dieser Eintrag beschreibt normale Mechanismen zu Referenz- und Bildungszwecken und ist keine Grundlage für individuelle Diagnosen oder Behandlungen.

History

Die Rolle des Mittelohrs als impedanzanpassender Transformator wurde Mitte des 20. Jahrhunderts in der physiologischen Akustik formuliert, insbesondere von Wever und Lawrence, die quantifizierten, wie das Flächenverhältnis und der ossikuläre Hebel akustische Energie an der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche zurückgewinnen (Wever & Lawrence, 1954).

Key figures

• Ernest Glen Wever
• Merle Lawrence
• James O. Pickles

Seminal works

• wever-lawrence-1954

Frequently asked questions

Warum benötigt das Mittelohr drei Knochen?

Die Gehörknöchelchenkette koppelt das Trommelfell mechanisch an das ovale Fenster und bildet zusammen mit dem Flächenunterschied zwischen Trommelfell und Steigbügelplatte einen Transformator, der die Impedanz der Luft an die Cochleaflüssigkeit anpasst, sodass keine Energie durch Reflexion verloren geht.

Was ist der akustische Reflex?

Eine Kontraktion der Mittelohrmuskeln (hauptsächlich des Stapedius), die die Gehörknöchelchenkette versteift und die Übertragung intensiver tieffrequenter Geräusche reduziert; er wird auch als audiologischer Test verwendet.