مکانیک گوش میانی و سیستم استخوانی

گوش میانی حفره‌ای پر از هوا است که پرده تمپان را از طریق سه استخوان کوچک، چکشی، سندانی و رکابی، به گوش داخلی پر از مایع متصل می‌کند. وظیفه اصلی آن تطبیق امپدانس است: هوا و مایع حلزونی مقاومت‌های بسیار متفاوتی در برابر صدا ارائه می‌دهند و بدون یک ترانسفورماتور، بیشتر انرژی صوتی به سادگی در مرز منعکس می‌شود. سیستم استخوانی، همراه با تفاوت مساحت بین پرده گوش و پنجره بیضی، بخش زیادی از آن انرژی را بازیابی می‌کند.

Definition

گوش میانی فضای پر از هوا است که حاوی زنجیره استخوانی (چکشی، سندانی، رکابی) است و ارتعاش را از پرده تمپان به پنجره بیضی حلزون گوش منتقل و امپدانس آن را تطبیق می‌دهد.

Scope

این موضوع شامل آناتومی پرده تمپان و زنجیره استخوانی، ترانسفورماتور تطبیق امپدانس (نسبت مساحت و اهرم استخوانی)، نقش عضلات گوش میانی، و یکسان‌سازی فشار توسط شیپور استاش می‌شود. این موضوع انتقال طبیعی گوش میانی را به عنوان پیوند بین مراحل هدایتی و حسی شنوایی بررسی می‌کند. این یک مرجع آموزشی است و به تشخیص یا درمان اتولوژیک نمی‌پردازد.

Core questions

• چرا یک ترانسفورماتور تطبیق امپدانس بین هوا و مایع حلزونی مورد نیاز است؟
• چگونه نسبت مساحت و اهرم استخوانی با هم فشار را در پنجره بیضی افزایش می‌دهند؟
• عضلات رکابی و کشنده پرده گوش چه نقش‌هایی ایفا می‌کنند؟
• شیپور استاش چگونه فشار گوش میانی را متعادل نگه می‌دارد؟

Key concepts

• پرده تمپان
• زنجیره استخوانی (چکشی، سندانی، رکابی)
• پنجره بیضی و پنجره گرد
• تطبیق امپدانس
• نسبت مساحت (پرده گوش به صفحه رکابی)
• نسبت اهرم استخوانی
• رفلکس گوش میانی (صوتی)
• شیپور استاش و یکسان‌سازی فشار

Mechanisms

صدا پرده تمپان را به ارتعاش درمی‌آورد، که به نوبه خود استخوان‌های چکشی، سندانی و رکابی را به صورت متوالی به حرکت درمی‌آورد به طوری که صفحه رکابی مایع را در پنجره بیضی فشار می‌دهد. از آنجا که مساحت ارتعاشی پرده گوش بسیار بزرگتر از صفحه رکابی است، و به دلیل اینکه استخوانچه‌ها به عنوان یک اهرم کوچک عمل می‌کنند، این سیستم نیرو را روی یک مساحت کوچک متمرکز می‌کند و فشار را افزایش می‌دهد، و انرژی را که در غیر این صورت در اثر بازتاب در مرز هوا-مایع از دست می‌رفت، بازیابی می‌کند (Wever & Lawrence, 1954; Pickles, 2012). پنجره گرد در فاز مخالف حرکت می‌کند تا مایع حلزونی غیرقابل فشرده شدن جریان یابد. عضلات رکابی و کشنده پرده گوش می‌توانند از طریق رفلکس صوتی زنجیره را سفت کنند، و انتقال صدای شدید با فرکانس پایین را کاهش دهند، و شیپور استاش به صورت دوره‌ای فشار استاتیک را یکسان می‌کند تا پرده گوش بتواند به طور موثر ارتعاش کند (Moller, 2013). تحویل موثر به پنجره بیضی، شرط ورودی برای مکانیک موج متحرک حلزونی است (Robles & Ruggero, 2001).

Clinical relevance

عملکرد ترانسفورماتوری گوش میانی توضیح می‌دهد که چرا اختلال در زنجیره استخوانی یا وجود مایع در حفره گوش میانی، انتقال صدا را کاهش می‌دهد، و رفلکس صوتی در آزمایش‌های شنوایی‌سنجی استفاده می‌شود. این مدخل مکانیک طبیعی را برای مرجع و آموزش توصیف می‌کند و مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی نیست.

History

نقش گوش میانی به عنوان یک ترانسفورماتور تطبیق امپدانس در آکوستیک فیزیولوژیک اواسط قرن بیستم، به ویژه توسط Wever و Lawrence، که چگونگی بازیابی انرژی صوتی در رابط هوا-مایع توسط نسبت مساحت و اهرم استخوانی را کمی‌سازی کردند، بیان شد (Wever & Lawrence, 1954).

Key figures

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

Seminal works

• wever-lawrence-1954

Frequently asked questions

چرا گوش میانی به سه استخوان نیاز دارد؟

زنجیره استخوانی پرده گوش را به پنجره بیضی به صورت مکانیکی متصل می‌کند و با تفاوت مساحت بین پرده گوش و صفحه رکابی، یک ترانسفورماتور تشکیل می‌دهد که امپدانس هوا را با مایع حلزونی تطبیق می‌دهد تا انرژی در اثر بازتاب از دست نرود.

رفلکس صوتی چیست؟

انقباض عضلات گوش میانی (عمدتاً رکابی) که زنجیره استخوانی را سفت می‌کند و انتقال صدای شدید با فرکانس پایین را کاهش می‌دهد؛ همچنین به عنوان یک آزمایش شنوایی‌سنجی استفاده می‌شود.