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听骨链的声压杠杆原理

时间:2023-05-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:听骨链的运动轴相当于向前通过锤骨颈部前韧带、向后通过砧骨短突之间的连线上。以听骨链的运动轴心为支点,可将锤骨柄与砧骨长突视为杠杆的两臂,在运动轴心的两侧,听小骨的质量大致相等。由此也可说明,听骨链的杠杆机制对中耳阻抗匹配功能的贡献并不大。综上所述,中耳主要通过三个阶段的功能实现阻抗变换机制:①弧形鼓膜的杠杆作用;②鼓膜与镫骨足板面积之比产生的压力增加作用;③听骨链的杠杆作用。

2.4.3 听骨链的声压杠杆原理

锤骨头和砧骨体构成一鞍状的锤砧关节,砧骨长突之豆状突与镫骨头构成杵臼状的砧镫关节。砧镫关节的耦合一般比较松;相比之下锤砧关节的耦合较紧,活动度相对较小。如图2-15所示,三个听小骨以特殊方式连接形成一弯形的杠杆系统。听骨链的运动轴相当于向前通过锤骨颈部前韧带、向后通过砧骨短突之间的连线上。由于该杠杆系统的转轴位于听骨链的重心上,故这种机械系统在传递能量的过程中惯性最小而效率较高。以听骨链的运动轴心为支点,可将锤骨柄与砧骨长突视为杠杆的两臂,在运动轴心的两侧,听小骨的质量大致相等。但该杠杆两臂的长度不相等,锤骨柄与砧骨长突之比为1.3∶1。根据杠杆力学原理,在支点两侧力量相等时,增力的多少取决于两臂长短之比。因此,振动由锤骨柄传至砧骨长突时,振幅减少而力量增大。故当声波传至前庭窗时,借助听骨链杠杆作用可增加1.3倍。由此也可说明,听骨链的杠杆机制对中耳阻抗匹配功能的贡献并不大。

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图2-15 听骨链组成的弯形杠杆作用和鼓膜、前庭窗面积差异形成的声压增强作用

综上所述,中耳主要通过三个阶段的功能实现阻抗变换机制:①弧形鼓膜的杠杆作用;②鼓膜与镫骨足板面积之比产生的压力增加作用;③听骨链的杠杆作用。三者的总效应:鼓膜与镫骨足板面积之比产生17倍放大作用,听骨链杠杆系统产生1.3倍放大作用,鼓膜杠杆作用产生2倍放大作用。因此,整个中耳增压:17×1.3×2=44.2倍,20×lg46=33dB,基本补偿了声波从空气进入内耳淋巴液时,因两种介质的声阻抗不同所造成的能量衰减。

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