ФИЗИОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СЛУХОВОГО АНАЛИЗАТОРА Зав Лабораторией

ФИЗИОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СЛУХОВОГО АНАЛИЗАТОРА Зав. Лабораторией слуха и речи СПб. ГМУ им. акад. И. П. Павлова д. м. н. Бобошко Мария Юрьевна

Адекватный раздражитель слухового анализатора – звук – механические колебания среды , подчиняющиеся законам волнообразного движения. Скорость распространения звуковой волны зависит от плотности среды: в воздухе – 332 м/с; в воде – 1450 м/с. Психо-акустические Высота Громкость Тембр – – Физические термины частота амплитуда частотный спектр Частота – число колебаний в секунду (Герц, Гц)

Высокий звук (3000 Гц) Низкий звук (300 Гц) Область звукового восприятия человека: 16 Гц – 20 000 Гц (10, 5 октавы) 16 Гц – субконтроктава (C 2) 32 Гц – контроктава (C 1) 64 Гц – большая октава (С) 128 Гц – малая октава (с) 256 Гц – первая октава (c 1 ) 512 Гц – вторая октава (c 2) 1024 Гц – третья октава (c 3) 2048 Гц – четвертая октава (c 4) 4096 Гц – пятая октава (c 5) Генрих Герц 1857 - 1894

Чистый тон i – интенсивность p – период (время, в течение которого совершается одно полное колебание t – время Музыкальный звук Шум

Интенсивность – средняя энергия, переносимая звуковой волной к единице поверхности; в значительной мере она определяется амплитудой колебаний Порог слышимости – минимальная интенсивность, вызывающая ощущение слышимого звука. В области 1000 – 4000 Гц порог слышимости равен 0, 000204 бара (10 -9 эрг), а максимальный уровень интенсивности (порог боли) равен 640 бар (104 эрг). 1 д. Б = 0, 1 lg P 1 / P 0 Децибел – 0, 1 десятичного логарифма отношения силы данного звука к пороговому уровню

Область, заключенная между порогом слышимости и порогом боли называется слуховым полем человека или областью слухового восприятия

Звукопроведение – доставка звуковой волны к рецепторному аппарату улитки (наружное ухо; среднее ухо; жидкостные среды и мембраны улитки). Звуковосприятие – превращение энергии звуковых колебаний в нервное возбуждение рецепторов спирального органа, передающееся в кору головного мозга (волосковые клетки кортиева органа, проводящие пути слухового анализатора, слуховая кора).

Наружное ухо 1. Ушная раковина 2. Наружный слуховой проход 1) защитная функция; 2) трансмиссионная функция (проведение звуков к барабанной перепонке) 3) усиление высокочастотных звуков: резонансная частота ушной раковины 5000 Гц, наружного слухового прохода – 2500 Гц для 3000 Гц суммарное усиление составляет 20 д. Б; 4) локализация источника звука (ототопика)

Ототопика 1. Разница в силе звука, воспринимаемой обоими ушами (для частот более 500 Гц) 2. Разность фаз, с которой звуковая волна поступает в одно и другое ухо 3. Разница во времени поступления звука в одно и другое ухо Человек способен различать временные промежутки, составляющие 13 мкс (13 • 10 -6 сек) – 1 -2° во фронтальной плоскости

Среднее ухо 1. Барабанная полость 2. Ячейки сосцевидного отростка 3. Слуховая (Евстахиева) труба Барабанная перепонка и цепь слуховых косточек – 1) трансмиссионная функция; 2) трансформационная функция: Ø разность площадей (площадь активной части барабанной перепонки 55 мм 2, а площадь подножной пластинки стремени 3, 2 мм 2, что дает усиление звука в 17 раз); Ø рычажный механизм сочленения косточек (усиление в 1, 3 раза); Ø коническая форма барабанной перепонки (усиление в 2 раза). Общее усиление составляет 44, 2 раза (33 д. Б)

Слуховые мышцы: 1. Аккомодационная функция 2. Защитная функция v мало эффективна для частот выше 1000 -2000 Гц; v не эффективна для импульсного шума (орудийная стрельба и т. п. )

Слуховая (евстахиева) труба Слуховая (Евстахиева) труба: 1. Вентиляционная функция (выравнивания давления) 2. Дренажная функция 3. Защитная функция 4. Акустическая функция

Костно-тканевая проводимость 1. Компрессионный механизм (звуковая волна, распространяясь по кости до жидких сред внутреннего уха, в фазе давления выпячивает мембрану круглого окна в большей степени, чем основание стремени). 2. Инерционный механизм (при проведении звука через кость колебания цепи слуховых косточек из-за инерции и легкой смещаемости не совпадают с колебаниями костей черепа, и подножная пластина стремени перемещается относительно рамки овального окна).

Внутреннее ухо (улитка) Scala vestibuli (красные стрелки показывают распространение колебаний от овального окна) Scala tympani (cиние стрелки показывают распространение колебаний к круглому окну) Ductus cochlearis

Спиральный (кортиев) орган

Теории слуха: 1. Центральные Звуковые колебания передаются на волосковые клетки, где они превращаются в синхронные нервные импульсы, которые поступают в головной мозг и анализируются на уровне коры: W. Rutherford (1866) ; Troland (1929). 2. Периферические Первичный анализ звуков осуществляется в улитке.

Резонансная теория Гельмгольца (1863) Герман Гельмгольц (1821 -1894) 1. Улитка является тем звеном слухового анализатора, где осуществляется первичный анализ звуков. 2. Каждому простому звуку соответствует определенный участок базальной мембраны (тонотопическое представительство звуков на базальной мембране). 3. Низкие звуки приводят в колебание участки базальной мембраны у верхушки улитки, а высокие - у ее основания.

Тонотопическое представительство звуков на базальной мембране было доказано в экспериментах. Так, опыты Л. А. Андреева (1941) показали, что избирательное разрушение основания (или верхушки) улитки у собак с предварительно выработанными условными рефлексами вызывало выпадение рефлексов, соответственно, на высокие (или низкие) звуки. Однако с течением времени была показана невозможность резонирования отдельных «струн» базальной мембраны. С учетом того, что человеческое ухо различает больше 1500 градаций высоты, а длина базальной мембраны составляет около 33 мм, зона резонанса для каждой из частот должна быть не более 0, 02 мм. Однако все три мембраны спирального органа (основная, покровная и рейснерова) в той или иной степени связаны между собой и не могут обеспечить тонкого локального возбуждения, соизмеримого с расположением нескольких сенсорных клеток.

Гидродинамическая теория – Ø теория бегущей волны: A. Hurst (1894); G. Bekesy (1930 -е гг. ), в 1961 Бекеши присуждена Нобелевская премия Георг фон Бекеши (1899 - 1972) Ø теория стоячей волны: звуковая волна, пройдя всю улитку, отражается от вторичной мембраны круглого окна, бежит обратно и, встречаясь с вновь поступающей волной, формирует при сложении фаз стоячие волны J. R. Evald (1898); акустико-волновая модель слуха Е. Л. Овчинникова (2000).

Гипотеза М. С. Плужникова (1975): В качестве первичного резонатора предлагается рассматривать дискретные структуры кортиева органа – так называемые «ауроны» . «Аурон» представляет собой опорную клетку Дейтерса, длинный отросток которой крепится к кутикуле волосковой клетки кортиева органа. Проф. М. С. Плужников (1938 – 2008)

Теории преобразования биомеханических процессов , возникающих в спиральном органе, в нервно-электрические импульсы Ø Механо-хеморецепторная теория Я. А. Винникова и Л. К. Титовой (1961) – в исследованиях на животных было показано, что после звуковой нагрузки наблюдались гистохимические изменения в соответствующих частоте стимула участках спирального органа (выброс ацетилхолина; уменьшение запасов гликогена в волосковых клетках; изменение структуры ядерной ДНК и др. ) ØМехано-электрическая теория Дэвиса (H. Davis, 1965)

Электрофизиология улитки Потенциал покоя – постоянный ток, обусловленный поляризацией различных структур улитки: потенциал срединной лестницы (+80 м. В) и потенциал волосковой клетки (-40 м. В) обеспечивают разницу в напряжении по обе стороны апикальной мембраны волосковой клетки, равную 120 м. В. Рецепторный потенциал формируется в волосковых клетках при прогибах мембран улитки, когда при смещении стереоцилий открываются катионные каналы, ионы калия поступают внутрь клетки и деполяризуют ее.

Микрофонный потенциал – потенциал с наружных волосковых клеток (он отводится с круглого окна и представляет собой аналог первичного сигнала). Суммационный потенциал – отводится с внутренних волосковых клеток (содержит не детальную, а общую информацию о сигнале). Акционный потенциал – отводится с волокон слухового нерва (закодированный нервный импульс)

Проводящие пути слухового анализатора

Методы исследования слуха: 1. Психоакустические Ø акуметрия (основана на использовании живой речи и камертонов); Ø аудиометрия. 2. Объективные Ø рефлекторная аудиометрия; Ø электрофизиологические методики; Ø электроакустические методики.

Акуметрия Слуховой паспорт Цель исследования: 1. Оценка остроты слуха 2. Топическая диагностика поражения слуха

Экспертиза односторонней глухоты n Опыт Кутурского n Уловка Маркса n Опыт Штенгера n Методы объективной аудиометрии

Экспертиза двусторонней глухоты n Опыт Ломбарда n Опыт Говсеева n Методы объективной аудиометрии

Аудиометрия: Ø тональная пороговая аудиометрия, Ø надпороговая аудиометрия, Ø речевая аудиометрия. Тональная пороговая аудиометрия Аудиограмма нормально слышащего человека

Аудиограмма больного с нарушением звукопроведения (кондуктивная тугоухость: есть костно-воздушный разрыв) Аудиограмма больного с нарушением звуковосприятия (сенсоневральная тугоухость) Степень тугоухости определяется как среднее арифметическое порогов воздушной проводимости на речевых частотах: 500, 1000, 2000 и 4000 Гц

Аудиограммы людей различного возраста

Тональная надпороговая аудиометрия Цель исследования – выявление феномена ускоренного нарастания громкости (ФУНГ), характерного для поражения нейроэпителиальных структур кортиева органа. Его называют также феном «слуховой гиперпатии» . Наиболее распространенные методики: Ø тест Фоулера (при односторонней тугоухости); Ø тест Люшера (ДПС); Ø определение индекса чувствительности к малым приращениям интенсивности (ИМПИ) или SISI – short increment sensitivity index)

Речевая аудиометрия Голубая кривая – норма Красная кривая – сенсоневральная тугоухость

Рефлекторные методы объективной аудиометрии 1. Безусловно-рефлекторная аудиометрия Ø ориентировочный рефлекс; Ø кохлео-пальпебральный рефлекс В. М. Бехтерева (мигательный); Ø кохлео-пупиллярный рефлекс Н. А. Шурыгина (зрачковый); Ø кожно-гальваническая реакция (КГР) И. Р. Тарханова; Ø изменение частоты дыхания, сердцебиения. 2. Условно-рефлекторная аудиометрия

Игровая аудиометрия

Электрофизиологические методы объективной аудиометрии – регистрация слуховых вызванных потенциалов (СВП) 1. Электрокохлеография – регистрация электрической активности улитки и слухового нерва. 2. Регистрация коротколатентных СВП (КСВП), отражающих электрическую активность слухового нерва и структур ствола мозга (1 -15 мс после предъявления стимула). 3. Регистрация длиннолатентных СВП (ДСВП), отражающих активацию слуховой коры (50 -400 мс после предъявления стимула).

Электрокохлеография Расположение электродов: 1) транстимпанальное; 2) экстратимпанальное

Регистрация слуховых вызванных потенциалов 1. КСВП: волны I – V 2. ДСВП: волны P 1; N 1; P 2

Электроакустические методы объективной аудиометрии 1. Регистрация отоакустической эмиссии (ОАЭ) – открытие Д. Кемпа (1978). 2. Импедансная аудиометрия.

ОАЭ – очень слабые звуковые колебания, генерируемые в улитке и регистрируемые в наружном слуховом проходе с помощью высокочувствительного микрофона. Эти колебания являются следствием активного сокращения (мотильности) наружных волосковых клеток.

Отоакустическая эмиссия 1. Спонтанная 2. Вызванная: Ø задержанная вызванная ОАЭ (ЗВОАЭ); Ø ОАЭ на частоте продукта искажения (DPOAE – Distortion Product Otoacoustic Emission); Ø ОАЭ на частоте стимуляции (Stimulus-Frequency Otoacoustic Emission).

Задержанная вызванная ОАЭ на частоте продукта искажения

Импедансная аудиометрия Акустический импеданс – сопротивление, которое встречает на пути своего распространения звуковая волна (измеряется в ак. Омах). Акустическая проводимость (податливость) – величина, обратная импедансу (измеряется в относительных единицах объема). 1. Тимпанометрия – регистрация изменения податливости структур среднего уха в зависимости от изменения давления в наружном слуховом проходе. 2. Акустическая рефлексометрия – регистрация изменения импеданса среднего уха при сокращении внутрибарабанных мышц в ответ на акустическую стимуляцию.

Классификация тимпанограмм по Джергеру

Параметры акустического рефлекса (АР): Ø порог АР – минимальная интенсивность звуковой стимуляции, приводящая к сокращению стременной мышцы (в норме – 70 -90 д. Б над порогом слышимости); Ø амплитуда АР – величина, на которую изменяется импеданс уха в результате сокращения стременной мышцы; Ø временные характеристики (латентный период; периоды нарастания, активного действия и релаксации).

Методы исследования функции слуховой трубы 1. Ø Ø Ø Аускультация и продувание слуховых труб простое глотание; глотание с зажатым носом (проба Тойнби); надувание (усиленный выдох) с плотно закрытым ртом и носом (проба Вальсальвы); Ø продувание по Политцеру; Ø катетеризация слуховых труб. 2. Ушная манометрия. 3. Импедансная аудиометрия (тимпанометрия).

Слухопротезирование Заушный слуховой аппарат Внутриушной слуховой аппарат Александр Белл (1847 – 1922) Дужки слуховых очков с костным излучателем

Кохлеарная имплантация

Благодарю за Ваше внимание !