กลไกหูชั้นกลางและระบบกระดูกหู

หูชั้นกลางเป็นช่องว่างที่เต็มไปด้วยอากาศซึ่งเชื่อมเยื่อแก้วหูเข้ากับหูชั้นในที่เต็มไปด้วยของเหลวผ่านกระดูกเล็กๆ สามชิ้น ได้แก่ กระดูกค้อน กระดูกทั่ง และกระดูกโกลน หน้าที่หลักของมันคือการปรับความต้านทาน: อากาศและของเหลวในหูชั้นในมีความต้านทานต่อเสียงที่แตกต่างกันมาก และหากไม่มีหม้อแปลง พลังงานเสียงส่วนใหญ่ก็จะสะท้อนกลับที่รอยต่อ ระบบกระดูกหู ร่วมกับความแตกต่างของพื้นที่ระหว่างแก้วหูและหน้าต่างรูปไข่ จะช่วยกู้คืนพลังงานส่วนใหญ่กลับมาได้

Definition

หูชั้นกลางคือช่องว่างที่เต็มไปด้วยอากาศซึ่งประกอบด้วยกระดูกหู (กระดูกค้อน กระดูกทั่ง กระดูกโกลน) ที่ทำหน้าที่ส่งและปรับความต้านทานการสั่นสะเทือนจากเยื่อแก้วหูไปยังหน้าต่างรูปไข่ของหูชั้นใน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมกายวิภาคของเยื่อแก้วหูและกระดูกหู, หม้อแปลงปรับความต้านทาน (อัตราส่วนพื้นที่และคานกระดูกหู), บทบาทของกล้ามเนื้อหูชั้นกลาง, และการปรับความดันโดยท่อ Eustachian โดยจะกล่าวถึงการส่งผ่านเสียงในหูชั้นกลางตามปกติในฐานะที่เป็นตัวเชื่อมระหว่างระยะการนำเสียงและระยะการรับรู้เสียงของการได้ยิน เนื้อหานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อการอ้างอิงและการศึกษา และไม่ได้กล่าวถึงการวินิจฉัยหรือการรักษาทางโสตวิทยา

Core questions

• เหตุใดจึงจำเป็นต้องมีหม้อแปลงปรับความต้านทานระหว่างอากาศและของเหลวในหูชั้นใน?
• อัตราส่วนพื้นที่และคานกระดูกหูร่วมกันเพิ่มความดันที่หน้าต่างรูปไข่ได้อย่างไร?
• กล้ามเนื้อ stapedius และ tensor tympani มีบทบาทอย่างไร?
• ท่อ Eustachian รักษาสมดุลความดันในหูชั้นกลางได้อย่างไร?

Key concepts

• เยื่อแก้วหู
• กระดูกหู (กระดูกค้อน, กระดูกทั่ง, กระดูกโกลน)
• หน้าต่างรูปไข่และหน้าต่างกลม
• การปรับความต้านทาน
• อัตราส่วนพื้นที่ (แก้วหูต่อฐานกระดูกโกลน)
• อัตราส่วนคานกระดูกหู
• การสะท้อนกลับของหูชั้นกลาง (เสียง)
• ท่อ Eustachian และการปรับความดัน

Mechanisms

เสียงจะทำให้เยื่อแก้วหูสั่นสะเทือน ซึ่งจะขับเคลื่อนกระดูกค้อน กระดูกทั่ง และกระดูกโกลนตามลำดับ เพื่อให้ฐานของกระดูกโกลนดันของเหลวที่หน้าต่างรูปไข่ เนื่องจากพื้นที่การสั่นสะเทือนของแก้วหูมีขนาดใหญ่กว่าฐานของกระดูกโกลนมาก และเนื่องจากกระดูกหูทำหน้าที่เป็นคานเล็กน้อย ระบบจึงรวมแรงเข้าสู่พื้นที่ขนาดเล็กและเพิ่มความดัน ซึ่งช่วยกู้คืนพลังงานที่อาจสูญเสียไปจากการสะท้อนกลับที่รอยต่อระหว่างอากาศกับของเหลว (Wever & Lawrence, 1954; Pickles, 2012) หน้าต่างกลมจะเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้ามเพื่อให้ของเหลวในหูชั้นในที่ไม่สามารถอัดได้ไหลได้ กล้ามเนื้อ Stapedius และ Tensor tympani สามารถทำให้กระดูกหูแข็งขึ้นผ่านการสะท้อนกลับของเสียง ซึ่งช่วยลดการส่งผ่านเสียงความถี่ต่ำที่รุนแรง และท่อ Eustachian จะปรับความดันสถิตเป็นระยะเพื่อให้แก้วหูสามารถสั่นสะเทือนได้อย่างมีประสิทธิภาพ (Moller, 2013) การส่งผ่านเสียงไปยังหน้าต่างรูปไข่อย่างมีประสิทธิภาพเป็นเงื่อนไขเริ่มต้นสำหรับกลไกคลื่นเดินทางของหูชั้นใน (Robles & Ruggero, 2001)

Clinical relevance

การทำงานของหม้อแปลงในหูชั้นกลางอธิบายว่าทำไมการหยุดชะงักของกระดูกหูหรือของเหลวในช่องหูชั้นกลางจึงลดการส่งผ่านเสียง และการสะท้อนกลับของเสียงถูกนำมาใช้ในการทดสอบการได้ยิน ข้อมูลนี้อธิบายกลไกปกติเพื่อการอ้างอิงและการศึกษา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

History

บทบาทของหูชั้นกลางในฐานะหม้อแปลงปรับความต้านทานได้รับการอธิบายในสาขาเสียงสรีรวิทยาช่วงกลางศตวรรษที่ 20 โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดย Wever และ Lawrence ซึ่งได้วัดปริมาณว่าอัตราส่วนพื้นที่และคานกระดูกหูกู้คืนพลังงานเสียงที่รอยต่อระหว่างอากาศกับของเหลวได้อย่างไร (Wever & Lawrence, 1954)

Key figures

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

Seminal works

• wever-lawrence-1954

Frequently asked questions

ทำไมหูชั้นกลางจึงต้องมีกระดูกสามชิ้น?

กระดูกหูเชื่อมต่อเยื่อแก้วหูเข้ากับหน้าต่างรูปไข่ในเชิงกล และด้วยความแตกต่างของพื้นที่ระหว่างแก้วหูและฐานกระดูกโกลน ทำให้เกิดหม้อแปลงที่ปรับความต้านทานของอากาศให้เข้ากับของเหลวในหูชั้นใน เพื่อไม่ให้พลังงานสูญเสียไปจากการสะท้อนกลับ

การสะท้อนกลับของเสียงคืออะไร?

การหดตัวของกล้ามเนื้อหูชั้นกลาง (ส่วนใหญ่คือ stapedius) ที่ทำให้กระดูกหูแข็งขึ้นและลดการส่งผ่านเสียงความถี่ต่ำที่รุนแรง นอกจากนี้ยังใช้เป็นการทดสอบการได้ยินด้วย