मध्य कान की यांत्रिकी और अस्थिका तंत्र

मध्य कान एक वायु-भरी गुहा है जो कर्णपटह झिल्ली को तीन छोटी हड्डियों, मैलियस (malleus), इंकस (incus) और स्टेपीज़ (stapes) के माध्यम से द्रव-भरे आंतरिक कान से जोड़ती है। इसका केंद्रीय कार्य प्रतिबाधा मिलान (impedance matching) है: हवा और कॉक्लियर द्रव ध्वनि के प्रति बहुत भिन्न प्रतिरोध प्रस्तुत करते हैं, और एक ट्रांसफार्मर के बिना अधिकांश ध्वनिक ऊर्जा सीमा पर ही परावर्तित हो जाएगी। अस्थिका तंत्र, कर्णपटह और अंडाकार खिड़की के बीच के क्षेत्र के अंतर के साथ मिलकर, उस ऊर्जा का अधिकांश भाग पुनः प्राप्त करता है।

Definition

मध्य कान वायु-भरा स्थान है जिसमें अस्थिका श्रृंखला (मैलियस, इंकस, स्टेपीज़) होती है जो कर्णपटह झिल्ली से कॉक्लियर अंडाकार खिड़की तक कंपन को संचारित और प्रतिबाधा-मिलान करती है।

Scope

यह विषय कर्णपटह झिल्ली और अस्थिका श्रृंखला की शारीरिक रचना, प्रतिबाधा-मिलान ट्रांसफार्मर (क्षेत्र अनुपात और अस्थिका उत्तोलक), मध्य-कान की मांसपेशियों की भूमिका, और यूस्टेशियन ट्यूब द्वारा दबाव समानीकरण को शामिल करता है। यह सामान्य मध्य-कान संचरण को सुनने के प्रवाहकीय और संवेदी चरणों के बीच की कड़ी के रूप में मानता है। यह संदर्भ-शैक्षणिक है और ओटोलॉजिक निदान या उपचार को संबोधित नहीं करता है।

Core questions

• हवा और कॉक्लियर द्रव के बीच प्रतिबाधा-मिलान ट्रांसफार्मर की आवश्यकता क्यों होती है?
• क्षेत्र अनुपात और अस्थिका उत्तोलक मिलकर अंडाकार खिड़की पर दबाव को कैसे बढ़ाते हैं?
• स्टेपीस और टेंसर टिम्पनी मांसपेशियों की क्या भूमिकाएँ हैं?
• यूस्टेशियन ट्यूब मध्य-कान के दबाव को संतुलित कैसे रखती है?

Key concepts

• कर्णपटह झिल्ली
• अस्थिका श्रृंखला (मैलियस, इंकस, स्टेपीज़)
• अंडाकार खिड़की और गोल खिड़की
• प्रतिबाधा मिलान
• क्षेत्र अनुपात (कर्णपटह से स्टेपीज़ फुटप्लेट तक)
• अस्थिका उत्तोलक अनुपात
• मध्य-कान (ध्वनिक) प्रतिवर्त
• यूस्टेशियन ट्यूब और दबाव समानीकरण

Mechanisms

ध्वनि कर्णपटह झिल्ली को कंपन करती है, जो मैलियस, इंकस और स्टेपीज़ को श्रृंखला में चलाती है ताकि स्टेपीज़ फुटप्लेट अंडाकार खिड़की पर द्रव को धकेले। क्योंकि कर्णपटह का कंपन क्षेत्र स्टेपीज़ फुटप्लेट की तुलना में बहुत बड़ा होता है, और क्योंकि अस्थिकाएं एक हल्के उत्तोलक के रूप में कार्य करती हैं, यह प्रणाली बल को एक छोटे से क्षेत्र पर केंद्रित करती है और दबाव बढ़ाती है, जिससे ऊर्जा की पुनः प्राप्ति होती है जो अन्यथा वायु-द्रव सीमा पर परावर्तन के कारण खो जाती (Wever & Lawrence, 1954; Pickles, 2012)। गोल खिड़की अप्रत्यास्थ कॉक्लियर द्रव को प्रवाहित करने की अनुमति देने के लिए विपरीत चरण में चलती है। स्टेपीस और टेंसर टिम्पनी ध्वनिक प्रतिवर्त (acoustic reflex) के माध्यम से श्रृंखला को कठोर कर सकते हैं, जिससे तीव्र कम-आवृत्ति वाली ध्वनि का संचरण कम हो जाता है, और यूस्टेशियन ट्यूब समय-समय पर स्थिर दबाव को बराबर करती है ताकि कर्णपटह कुशलता से कंपन कर सके (Moller, 2013)। अंडाकार खिड़की तक कुशल वितरण कॉक्लियर ट्रैवलिंग-वेव यांत्रिकी (Robles & Ruggero, 2001) के लिए इनपुट स्थिति है।

Clinical relevance

मध्य कान की ट्रांसफार्मर क्रिया बताती है कि अस्थिका श्रृंखला का विघटन या मध्य-कान गुहा में द्रव ध्वनि संचरण को क्यों कम करता है, और ध्वनिक प्रतिवर्त का उपयोग ऑडियोलॉजिक परीक्षण में किया जाता है। यह प्रविष्टि संदर्भ और शिक्षा के लिए सामान्य यांत्रिकी का वर्णन करती है और व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

मध्य कान की प्रतिबाधा-मिलान ट्रांसफार्मर के रूप में भूमिका को बीसवीं सदी के मध्य के शारीरिक ध्वनिकी में स्पष्ट किया गया था, विशेष रूप से वेवर और लॉरेंस द्वारा, जिन्होंने मात्रात्मक रूप से बताया कि क्षेत्र अनुपात और अस्थिका उत्तोलक वायु-द्रव इंटरफ़ेस पर ध्वनिक ऊर्जा को कैसे पुनः प्राप्त करते हैं (Wever & Lawrence, 1954)।

Key figures

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

Seminal works

• wever-lawrence-1954

Frequently asked questions

मध्य कान को तीन हड्डियों की आवश्यकता क्यों होती है?

अस्थिका श्रृंखला यांत्रिक रूप से कर्णपटह को अंडाकार खिड़की से जोड़ती है और, कर्णपटह और स्टेपीज़ फुटप्लेट के बीच के क्षेत्र के अंतर के साथ, एक ट्रांसफार्मर बनाती है जो हवा की प्रतिबाधा को कॉक्लियर द्रव से मिलाती है ताकि ऊर्जा परावर्तन से नष्ट न हो।

ध्वनिक प्रतिवर्त क्या है?

मध्य-कान की मांसपेशियों (मुख्यतः स्टेपीस) का एक संकुचन जो अस्थिका श्रृंखला को कठोर करता है और तीव्र कम-आवृत्ति वाली ध्वनि के संचरण को कम करता है; इसका उपयोग ऑडियोलॉजिक परीक्षण के रूप में भी किया जाता है।