聽(tīng)覺(jué)2011-05-24優(yōu)秀公開(kāi)課課件

第十章聽(tīng)覺(jué)1聲學(xué)物理基礎(chǔ)波與聲波

媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械振動(dòng)由遠(yuǎn)及近的傳播稱為聲振動(dòng)的傳播或成為聲波。聲波是一種機(jī)械波。適當(dāng)頻率和強(qiáng)弱的聲波傳入人耳，人們就感覺(jué)到了聲音。彈性媒質(zhì)的存在是聲波傳播的必要條件。彈性介質(zhì)：空氣水流體固體2圖示：聲波為縱波3復(fù)合音是由頻率不同、振幅不同和相位不同的正弦波疊加形成的，它也是—種周期性的振動(dòng)波。

5聲音的強(qiáng)度聲波在單位時(shí)間內(nèi)作用在與其傳遞方向垂直的單位面積上的能量稱聲強(qiáng)。日常生活中能聽(tīng)到的聲音其強(qiáng)度范圍很大，最大和最小之間可達(dá)1012倍。用聲強(qiáng)的物理學(xué)單位表示聲音強(qiáng)弱很不方便。當(dāng)人耳聽(tīng)到兩個(gè)強(qiáng)度不同的聲音時(shí)，感覺(jué)的大小大致上與兩個(gè)聲強(qiáng)比值的對(duì)數(shù)成比例。因此，用對(duì)數(shù)尺度來(lái)表示聲音強(qiáng)度的等級(jí)，其單位為貝爾(B)或分貝(dB)。

6聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級(jí)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于聲波傳播方向的面積S的平均聲能量成為平均聲能量流或稱為平均聲功率。單位是瓦。通過(guò)垂直于聲波傳播方向的單位面積上的平均聲能量流稱為平均聲能量流密度或聲強(qiáng)。單位瓦/米2用對(duì)數(shù)標(biāo)度來(lái)度量聲強(qiáng)，稱為聲強(qiáng)級(jí)。單位分貝（dB）在聲學(xué)中用1×10-12watt/m2作為參考聲強(qiáng)（I0)。

7在聽(tīng)覺(jué)醫(yī)學(xué)研究中多采用聲壓或聲壓級(jí)表示聲音的強(qiáng)度。聲壓是指聲波傳播時(shí)介質(zhì)中心的壓強(qiáng)與無(wú)聲波傳播時(shí)的壓強(qiáng)之差。聲壓級(jí)(soundpressurelevel,SPL)是指某聲壓P與參考聲壓P0比值的對(duì)數(shù)。其單位亦為B或dB。SPL(dB)＝10log(P2/P02)＝10log(P/P0)2＝20log(P/P0)

聲壓級(jí)的參考聲壓規(guī)定為2×10－5Pa（20μPa）。在1～4kHz內(nèi)，這個(gè)聲壓強(qiáng)度接近正常人的聽(tīng)閾。聲壓和聲壓級(jí)9理想流體媒質(zhì)的三個(gè)基本方程假定：媒質(zhì)為理想流體，即媒質(zhì)中不存在粘滯性，聲波在這種理想媒質(zhì)中傳播沒(méi)有能量的耗損。沒(méi)有聲擾動(dòng)時(shí)，媒質(zhì)在宏觀上是靜止的，即初速度為零。同時(shí)媒質(zhì)是均勻的。聲波傳播時(shí)，媒質(zhì)中稠密和稀疏的過(guò)程是絕熱的。媒質(zhì)中傳播的是小振幅聲波，各聲學(xué)參量都是一級(jí)微量牛頓第二定律質(zhì)量守恒定律熱力學(xué)定律運(yùn)動(dòng)方程連續(xù)性方程物態(tài)方程10運(yùn)動(dòng)方程F1=(P0+p)SF2=(P0+p+dp)Sｘｘ+dxP0+pP0+p+dpF1F2推導(dǎo)過(guò)程11物態(tài)方程(1)(2)(3)(4)13小振幅波的一維波動(dòng)方程物態(tài)方程14聲音傳入內(nèi)耳的途徑聲音一般是通過(guò)空氣傳導(dǎo)進(jìn)入內(nèi)耳，這是我們感知聲音的主要途徑；另一種次要的途徑是通過(guò)顱骨傳導(dǎo)。

15耳是感覺(jué)位覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的器官。由外耳、內(nèi)耳和中耳三部分組成。17外耳、中耳、內(nèi)耳生理

我們把耳分為3個(gè)部分外耳起集音作用；中耳起傳音作用，將空氣中的聲波傳入內(nèi)耳；內(nèi)耳具有感音功能。從外耳集聲、中耳傳聲至耳蝸基底膜振動(dòng)及毛細(xì)胞纖毛彎曲為物理過(guò)程或稱聲學(xué)過(guò)程。毛細(xì)胞受刺激后引起細(xì)胞生物電變化、化學(xué)遞質(zhì)釋放，神經(jīng)沖動(dòng)傳至各級(jí)聽(tīng)覺(jué)中樞，經(jīng)過(guò)多層次的信息處理，最后在大腦皮層引起聽(tīng)覺(jué)，可統(tǒng)稱為生理過(guò)程。

18外耳生理

耳廓:可以幫助收集外來(lái)的聲波，人的耳廓較小，其集音功能不如其他動(dòng)物，但對(duì)聲源方向的判定有一定作用。

外耳道:

為一盲管，有共振功能，根據(jù)物理現(xiàn)象，當(dāng)波長(zhǎng)為其長(zhǎng)度的四倍時(shí)能發(fā)生最好的共鳴。外耳道平均長(zhǎng)度為2.5cm，則發(fā)生最好共鳴的波長(zhǎng)應(yīng)為10cm，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，波長(zhǎng)10cm時(shí)的頻率為3000～4000Hz，使外耳道共振效應(yīng)得到的增益約為10dB。有人認(rèn)為噪聲性耳聾損害的頻率在4000Hz上下，是與外耳道的共鳴作用有關(guān)。此外，外耳能保護(hù)耳的深部結(jié)構(gòu)免受外傷。19中耳中耳包括鼓膜、鼓室、聽(tīng)小骨、中耳肌肉、韌帶和咽鼓管等結(jié)構(gòu)。中耳的主要功能是將外耳道內(nèi)空氣中的聲能傳遞到耳蝸的淋巴液。這種由氣體到液體的聲能轉(zhuǎn)換是通過(guò)鼓膜與聽(tīng)骨鏈的振動(dòng)來(lái)偶聯(lián)的。

21中耳生理聲波從空氣中傳入內(nèi)耳淋巴液，僅有約0.1%的聲能傳入，其余99.9%的聲能由于空氣和水介質(zhì)密度不同而被反射。相當(dāng)喪失約30dB。因此，必須有一種特殊的傳聲變壓裝置，方能使聲波有效地傳入內(nèi)耳淋巴液內(nèi)。中耳的解剖結(jié)構(gòu)就是這樣一種傳聲的變壓裝置。1、鼓膜本身面積為85mm2，其有效面積為55mm2，而鐙骨底板面積則為3.2mm2，故鼓膜的有效振動(dòng)面積為鐙骨底板面積的17倍。由此，聲波從鼓膜傳到鐙骨底板時(shí)，其聲壓將被提高17倍。2、錘骨柄長(zhǎng)度比砧骨長(zhǎng)突長(zhǎng)1.3倍，聽(tīng)骨鏈的杠桿作用也隨之可使振動(dòng)力加強(qiáng)約1.3倍。

因此。聲波經(jīng)過(guò)鼓膜、聽(tīng)骨鏈到達(dá)底板時(shí)其聲壓將提高1.3×17=22.1倍，相當(dāng)于聲強(qiáng)級(jí)27dB。22-3、前庭窗與蝸窗不在一平面，在鼓膜、聽(tīng)骨鏈正常情況下，聲波壓縮期的高峰先到達(dá)前庭窗，后至蝸窗，蝸窗起緩沖作用，此為位相差，位相差可減少聲波同時(shí)到達(dá)兩窗的抵消作用，使內(nèi)淋巴液發(fā)生波動(dòng)，引起螺旋器上基底膜的振動(dòng)，刺激毛細(xì)胞而感音。如鼓膜大穿孔，聲波到達(dá)兩窗的時(shí)間與位相基本一致，此抵消作用可使聽(tīng)力損失20dB。

-4、鼓膜張肌收縮可使鼓膜向內(nèi)拉緊，稍可增加鼓室內(nèi)壓力，鐙骨肌收縮可將鐙骨向外拉，這兩肌肉的反射性收縮均可減少聲波的振幅，以保護(hù)內(nèi)耳免遭損傷。23內(nèi)耳生理耳蝸的傳音生理當(dāng)聲波經(jīng)前庭窗進(jìn)入耳蝸?zhàn)兂梢翰〞r(shí)，基底膜則隨液波上下移動(dòng)。當(dāng)其向上移動(dòng)時(shí)，毛細(xì)胞頂部的網(wǎng)狀層與蓋膜則以螺旋板緣為支點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)，結(jié)果在兩者之間形成剪刀式的運(yùn)動(dòng)，毛細(xì)胞的纖毛被彎曲，使其底部的神經(jīng)末稍產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)，經(jīng)神經(jīng)纖維傳至中樞，引起聽(tīng)覺(jué)。

25內(nèi)耳生理內(nèi)耳具有感音功能，其感受器是位于耳蝸內(nèi)的Corti器。Corti器的作用是把傳到耳蝸的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變成聽(tīng)神經(jīng)纖維的神經(jīng)沖動(dòng)。耳蝸基底膜的振動(dòng)->毛細(xì)胞受到刺激->引起耳蝸內(nèi)發(fā)生各種過(guò)渡性的電變化->引起位于毛細(xì)胞底部的傳入神經(jīng)纖維產(chǎn)生動(dòng)作電位->導(dǎo)致神經(jīng)末梢化學(xué)遞質(zhì)釋放->神經(jīng)沖動(dòng)傳至各級(jí)聽(tīng)覺(jué)中樞->在大腦皮層引起聽(tīng)覺(jué)。

26膜迷路包括膜蝸管（骨耳蝸內(nèi)）、橢圓囊和球囊（骨前庭內(nèi)）、膜半規(guī)管（骨半規(guī)管內(nèi)）。

膜迷路形狀與骨迷路相同，直徑為骨半規(guī)管的1/4，借纖維束固定于骨迷路壁上，懸浮于外淋巴液中。29毛細(xì)胞30當(dāng)由聲音刺激而產(chǎn)生耳蝸隔部上下振動(dòng)時(shí)，蓋膜和基底膜分別以骨螺旋板前庭唇和鼓唇為軸上下位移。這樣，蓋膜和網(wǎng)狀層之間產(chǎn)生一種相對(duì)的輻射狀位移，亦即剪切運(yùn)動(dòng)（shearingmotion）。蓋膜與網(wǎng)狀層之間的剪切運(yùn)動(dòng)可引起外毛細(xì)胞靜纖毛彎曲。而內(nèi)毛細(xì)胞的靜纖毛則可隨著蓋膜與網(wǎng)狀層之間的淋巴液的液流而彎曲。毛細(xì)胞纖毛的彎曲可引起毛細(xì)胞興奮，從而誘發(fā)機(jī)械－電的換能過(guò)程。

31耳蝸內(nèi)電位耳蝸的前庭階和鼓階中充滿著外淋巴液，而蝸管（中階）內(nèi)含內(nèi)淋巴液。內(nèi)、外淋巴液在離子組成上差異很大：內(nèi)淋巴液的K+濃度比外淋巴液高30倍，而外淋巴液的Na+濃度比內(nèi)淋巴液高10倍。這就造成了靜息狀態(tài)下耳蝸不同部位之間存在著電位差。在耳蝸未受刺激時(shí)，如果以鼓階中的外淋巴的電位為參考零電位，則可測(cè)出蝸管內(nèi)淋巴的電位為+80mV左右，稱為耳蝸內(nèi)電位（endocochlearpotential,EP）。32毛細(xì)胞換能過(guò)程正的耳蝸內(nèi)電位（80mV）和負(fù)的毛細(xì)胞胞內(nèi)靜息電位（-70～-80mV）共同構(gòu)成跨過(guò)毛細(xì)胞頂部膜的電壓梯度（160mV），蓋膜與網(wǎng)狀層之間的運(yùn)動(dòng)引起毛細(xì)胞靜纖毛彎曲，后者通過(guò)牽引靜纖毛之間的橫向連接而使靜纖毛離子通道開(kāi)放，離子（主要是K+離子）順著電壓梯度進(jìn)入毛細(xì)胞，引起毛細(xì)胞去極化，后者引起毛細(xì)胞釋放化學(xué)遞質(zhì)而興奮聽(tīng)神經(jīng)纖維。

33聽(tīng)神經(jīng)動(dòng)作電位聽(tīng)神經(jīng)動(dòng)作電位（AP）是聲音傳入耳蝸，經(jīng)耳蝸換能和突觸傳遞的終產(chǎn)物。AP作為神經(jīng)沖動(dòng)，經(jīng)聽(tīng)神經(jīng)纖維向中樞傳遞信息。AP可以在單根神經(jīng)纖維內(nèi)記錄（聽(tīng)神經(jīng)纖維的單位放電），也可在聽(tīng)神經(jīng)干表面、耳蝸內(nèi)、耳蝸表面或圓窗附近記錄出許多聽(tīng)神經(jīng)纖維同步排放的電能，稱為復(fù)合聽(tīng)神經(jīng)動(dòng)作電位（compoundactionpotentia1，CAP）。在耳蝸內(nèi)（鼓階）或圓窗記錄的CAP是研究耳蝸生理功能和病理的一個(gè)十分重要的指標(biāo)。

34人聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)聲誘發(fā)電位

聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)的各級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)聲音刺激都會(huì)發(fā)生電反應(yīng)，這些電反應(yīng)可以用放置在頭頂和乳突間皮膚上的兩個(gè)電極記錄出來(lái)。在臨床上，這種聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)聲誘發(fā)電位可以用來(lái)診斷聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)不同部位的功能障礙，這就是電反應(yīng)測(cè)聽(tīng)技術(shù)。在電反應(yīng)測(cè)聽(tīng)時(shí)，一般采用短聲或50ms的短純音作為刺激聲源。從頭皮上引導(dǎo)出來(lái)的聲誘發(fā)電反應(yīng)中的各種成分振幅很小，有的不到lμV。35當(dāng)聲音強(qiáng)度在70dB左右時(shí)，從頭頂與乳突之間所記錄到的聲誘發(fā)電位大致有15個(gè)成分。根據(jù)潛伏期的長(zhǎng)短不同，這些成分可以分為3大組：①早期成分：稱為腦干誘發(fā)電位（auditorybrainstemresponse,ABR），包括6或7個(gè)小波，用羅馬數(shù)字Ⅰ～Ⅶ表示，出現(xiàn)在聲音刺激開(kāi)始后的8ms時(shí)間內(nèi)，按數(shù)字次序分別反映聽(tīng)神經(jīng)、蝸神經(jīng)核、上橄欖核、外側(cè)上丘系核、中腦下丘、內(nèi)側(cè)膝狀體及聽(tīng)輻射的電活動(dòng)。②中潛伏期成分：包括No、Po、Na、Pa及Nb等波（N為負(fù)相波，P為正相波），出現(xiàn)于8～50ms，代表丘腦及聽(tīng)皮質(zhì)的電活動(dòng)，其中混雜有聲音引起的反射性耳周圍肌肉及中耳肌的電話動(dòng)。③長(zhǎng)潛伏期成分：包括P1、N1、P2及N2等波，出現(xiàn)在刺激后50～300ms。該成分在腦的前額葉電位最大，又稱皮質(zhì)慢反應(yīng)（slow-cortexresponse,SCR）。它并不只對(duì)聲音起反應(yīng)，觸覺(jué)、痛覺(jué)、視覺(jué)等刺激引起的SCR表現(xiàn)形式大致相似。從時(shí)間特性上說(shuō)，它是多源多極的皮質(zhì)繼發(fā)性誘發(fā)電位，反映皮質(zhì)高級(jí)中樞的整合活動(dòng)。

36腦干聽(tīng)覺(jué)誘發(fā)電位(BAEP)是耳機(jī)發(fā)放短聲刺激后10ms內(nèi)記錄到的6~7個(gè)陽(yáng)性波。這些波存在多位點(diǎn)復(fù)合性起源可能性，但也可簡(jiǎn)單地認(rèn)為Ⅰ波是聽(tīng)神經(jīng)動(dòng)作電位，Ⅱ波起源于耳蝸神經(jīng)核，Ⅲ波來(lái)自腦橋上橄欖復(fù)合核與斜方體，Ⅳ波與Ⅴ波分別代表外側(cè)丘系和中腦下丘核，Ⅵ波與Ⅶ波是丘腦內(nèi)膝狀體和聽(tīng)放射的動(dòng)作電位波形。因此，Ⅰ、Ⅱ波實(shí)際代表聽(tīng)覺(jué)傳入通路的周圍性波群，其后各波代表中樞段動(dòng)作電位。波Ⅰ～波Ⅴ等前5個(gè)波最穩(wěn)定，其中波Ⅴ波幅最高，可作為辨認(rèn)BAEP各波的標(biāo)志。正常情況下，波Ⅱ與波Ⅰ，或波Ⅵ與波Ⅶ常融合形成復(fù)合波形。Ⅰ波潛伏期代表聽(tīng)覺(jué)通路的周圍性傳導(dǎo)時(shí)間，而波Ⅰ～波Ⅴ波間