Под применяемым нами термином "звукозащита" следует понимать воздействие, которое оказывает барабанная перепонка или спонтанно образовавшаяся либо созданная хирургическим путем замена последней (рубец, свободный трансплантат) исключительно снижением звукового давления перед круглым окном. Звукозащита представляет собой от случая к случаю по-разному комбинирующийся эффект факторов звукоизоляции и фазового смещения. Оба фактора, каждый в отдельности и в сочетании друг с другом, поддаются точному математическому определению. Звукоизолирующее действие возникает в результате потери энергии, имеющей место при передаче звука от наружного слухового прохода к внутреннему уху, сначала - при переходе звуковой энергии из воздуха к барабанной перепонке, затем - при преодолении трения в барабанной перепонке и в местах прикрепления связок, а также при ускорениях массы слуховых косточек и, наконец, при движении жидкости внутреннего уха. Вопрос о потере энергии при переходе звуковой энергии из воздуха к барабанной перепонке еще будет рассматриваться при освещении вопроса об абсорбции звука. Потеря энергии в результате трения при колебаниях барабанной перепонки и косточек в здоровом ухе, очевидно, еще не измерялась и, по-видимому, очень мала. При анкилозе стремени звуковая энергия поглощается вследствие трения у фиксированного стремени, т. е. превращается в тепловую энергию; это в большей или меньшей степени имеет место и при тимпаносклерозе. Измерения звукозатухания в свободном кожном трансплантате в настоящее время производит Schmitt.
Когда волна проходит через образование, способное к колебаниям (мембрану, примером которой может служить барабанная перепонка, поскольку жесткостью последней на изгиб можно пренебречь), происходит фазовое смещение. Этот процесс следует представить следующим образом: мембрана приводится прибывающей волной в вынужденное колебание и на своей обратной стороне излучает новую волну. Фаза этой отраженной волны смещена по отношению к фазе прибывающих волн. Такое вынужденное колебание всегда возникает в том случае, когда тело, способное колебаться (в нашем случае барабанная перепонка или трансплантат), приводится в колебательное движение периодически действующей внешней силой (в нашем случае звуковой волной). Амплитуда и фаза вынужденного колебания находятся в зависимости от частоты внешней силы, а сверх того - от демпфирования в колеблющемся теле. Амплитуда достигает своего максимума, когда частота внешней силы совпадает с собственной частотой тела (случай резонанса). Выше и ниже собственной частоты она быстро убывает. С нарастанием демпфирования максимум амплитуды уменьшается и смещается по направлению к более низким частотам (рис. 1). Разница в фазе между внешней силой и вынужденным колебанием нарастает с увеличением частоты внешней силы, достигает при наступлении резонанса 90° и далее продолжает нарастать вплоть до 180°, причем это нарастание находится в зависимости от демпфирования (рис. 2). Если звуковая волна, с одной стороны, не пройдя через барабанную перепонку или трансплантат, достигает scala vestibuli и, с другой стороны, пройдя через барабанную перепонку или трансплантат, достигает scala tympani, то частичные волны взаимодействуют друг с другом по-разному в зависимости от соотношения фаз. Если разница между фазами составляет 0°, то при условии, что во время прохождения звуковой волны через трансплантат не происходит уменьшения амплитуды, действие волн взаимно уничтожается, так как давление у обеих лестниц постоянно одинаково. При разнице 180° действие обеих волн удваивается, они совместно действуют как одна волна с двойной амплитудой.
|
|
Рис. 1. Кривые резонанса с различным затуханием. |
Рис. 2. Смещение фаз между вызванными и собственными колебаниями. |
Путем рационального смещения фаз в наиболее благоприятном случае, следовательно, может быть достигнуто удвоение звукового давления, т. е. его повышение на 6 дб. Это максимальный теоретический эффект, который может быть получен путем фазового смещения (Lawrence), однако он все же не может достигнуть этой максимальной величины, так как незначительная звукоизоляция при наличии мембраны неизбежна. В наших рассуждениях мы не принимаем во внимание фазового смещения, вызываемого расстоянием между обоими окнами внутреннего уха. Поскольку не существует фиксированной точки вхождения звуковой волны, разница между длиной пути прохождения звука к овальному окну, с одной стороны, и к круглому - с другой, не может быть определена. Мы полагаем, что возникающим таким образом фазовым смещением можно пренебречь, учитывая длину звуковых волн и крайне незначительную по сравнению с этой длиной разницу между расстояниями, преодолеваемыми звуком при прохождении к окнам (при 10000 гц длина волны в воздухе составляет около 3,3 см).
На рис. 3 нижняя линия показывает, насколько нужно повысить звуковое давление (ордината) для того, чтобы при разных степенях звукоизоляции (абсцисса), но при совершенно нормальной трансформации звукового давления (параметр) достичь слухового восприятия на пороге. В качестве точки отсчета избрано пороговое звуковое давление при нормальной трансформации звукового давления и идеальной звукоизоляции. Из минимального наклона нижней линии, практически совпадающей с осью абсцисс, можно заключить, что влияние звукоизоляции при полной трансформации звукового давления незначительно. Даже при значительно пониженной трансформации звукового давления влияние звукоизоляции еще остается несущественным и линии имеют лишь едва заметный наклон слева сверху вправо книзу. Лишь с того момента, когда трансформация звукового давления становится меньше 1:2, появляется изгиб кривых и обнаруживается зависимость слухового порога от степени звукоизоляции. Крутизна этой кривой на левой стороне показывает, что звукоизоляция, начиная от теоретической величины, равной нулю, вначале в своем воздействии быстро нарастает, но в дальнейшем, как это видно из направления кривой вправо, т. е. к идеальной величине 100%, ее эффективность увеличивается лишь незначительно.
На рис. 4 изображено, каким образом слуховой порог (при полном отсутствии трансформации звукового давления) меняется при различных степенях звукоизоляции при одновременном изменении угла сдвига фаз. В то время как, например, при степени звукоизоляции, составляющей лишь 10%, увеличение угла сдвига фаз от 0 до 180° значительно уменьшает потерю слуха, такое же изменение фазы почти не влияет на слух при сильной звукоизоляции.
Рис. 5 свидетельствует о закономерностях, изображенных на рис. 3 и 4. Даже при значительном снижении трансформации звукового давления, например с 1:22 до 1:3,96, уровень слуха все еще почти полностью определяется трансформацией звукового давления; изменение звукоизоляции или угла сдвига фаз еще не имеет значения (смещения фаз не может произойти при звукоизоляции, составляющей 100%, как и изоляции при полной звукопроницаемости мембраны, т. е. крайние значения кривых, изображенных на рис. 4 и 5, не могут встретиться).
Эти теоретически найденные значения функции среднего уха подтверждены большим клиническим экспериментом - классической фенестрацией полукружного канала. Эта операция возвращает пациенту слух, обеспечиваемый только посредством звукозащиты, поскольку трансформация звукового давления выключена патологическим процессом. При этом приходится мириться с дефицитом, составляющим примерно 25 дб. Фенестрация смогла стать эффективным методом лишь, благодаря тому, что достигаемый с ее помощью слуховой порог достаточен для понимания обычной разговорной речи (около 60 дб на рас стоянии 1 м) при отсутствии повышенных требований к пониманию речи, например при скачкообразных изменениях содержания разговора или наличии шумовых помех. Lempert правильно назвал границей профессионального и социального слуха понижение слуха в среднем на 30 дб при нормально функционирующем внутреннем ухе.
Для практической аудиологии эти вычисления и диаграммы приводят к следующему результату: слуховой порог в первую очередь зависит от безукоризненной трансформации звукового давления. Лишь при снижении эффективности трансформации звукового давления до 1/10 (т. е. с 1:22 примерно до 1:2,2) начинает возрастать значение звукозащиты для величины слухового порога, и прежде всего в форме звукоизоляции. Изменение степени звукоизоляции при небольшом исходном значении является весьма эффективным, в то время как при высокой степени звукоизоляции это изменение не играет существенной роли.
 |
Рис. 3. Зависимость слухового порога от трансформации звукового давления и звукоизоляции. |
 |
Рис. 4. Зависимость слухового порога от сдвига фаз и звукоизоляции без трансформации звукового давления. |
 |
Рис. 5. Зависимость слухового порога от сдвига фаз и звукоизоляции при постоянной трансформации звукового давления 1:3,96 (параметры). |
Если механизм слуха осуществляется только путем звукозащиты, то влияние сдвига фаз остается незначительным до тех пор, пока звукоизоляция еще велика. По мере уменьшения звукоизоляции усиливается влияние сдвига фаз на величину слухового порога. Слух, обеспечиваемый посредством трансформации звукового давления на овальное окно, всегда более эффективен, чем слух, обеспечиваемый только звуковой защитой перед круглым окном, даже в том случае, когда эффективность трансформатора звукового давления понижена. Если слух, обеспечиваемый только звукозащитой круглой ниши, например после фенестрации полукружного канала, улучшается при помещении слухового протеза (Skoog), например ваты, пропитанной маслом, или вязкой мази (Kobrak, Shambaugh), на барабанную перепонку, то этот эффект всегда достигается путем повышения звукозащиты и свидетельствует о дефекте барабанной перепонки. Чувствительные пациенты ясно ощущают это повышение, даже если оно составляет лишь несколько децибел, примерно 3-5. Wullstein указал на то, что при пользовании тимпаномеатальным лоскутом в результате искажения формы pars tensa легко наступает дегенерация коллагенового слоя волокон. Небольшая потеря в децибелах в таком случае является выражением значительного снижения качества барабанной перепонки как звукозащиты. Mehmke принадлежат электроакустические исследования о влиянии звукозащиты на условия трансформации звукового давления в барабанной полости. Насколько это возможно на препарате, данные Schmitt в значительной степени подтвердились. После операции на стремени также часто наблюдается местная дегенерация pars tensa как результат отсепаровки и откидывания барабанной перепонки. Однако мы не должны ее бояться, так как она при отсутствии значительных повреждений не может вызвать ухудшения аудиологического результата, потому что слух обеспечивается путем трансформации звукового давления, а не путем защиты.
Если оба окна в одинаковой степени доступны для звукового давления, не возникает разницы звукового давления и, следовательно, возбуждения органа чувств. Однако в действительности слуховой порог при полном дефекте барабанной перепонки и цепи слуховых косточек, а иногда и ножек стремени, при открытой нише окна находится на уровне 45-50 дб потери слуха. Эта потеря слуха складывается из полного выпадения трансформации звукового давления (потеря 25-27 дб) и снижения звукозащиты от 100% примерно до 10% (потеря слуха 20 дб) (см. рис. 3). Таким образом, создается впечатление, что при открытой промонториальной стенке с неизмененной слизистой оболочкой и полном дефекте аппарата среднего уха отношение формы круглой ниши к форме овальной ниши создает возможность возникновения слуха, потому что оно вызывает звукоизоляцию, составляющую примерно 10%. Этот эффект круглой ниши явно проявляет себя только при полном выпадении аппарата среднего уха. Если же барабанная перепонка или трансплантат вызывает звукозащиту перед круглым окном, составляющую, например, 70%, то повышение звукозащиты посредством эффекта круглой ниши составляет всего лишь 10% звукового давления, пропускаемого барабанной перепонкой в барабанную полость, т. е. в нашем примере 3%. Из представленных диаграмм видно, что на отрезке кривой, соответствующей 70% звукоизоляции, таким путем достигается дополнительное улучшение слуха всего примерно на 0,5 дб. Таким образом, в случае существования или создания сколько-нибудь эффективной звуковой защиты перед круглым окном форма круглой ниши с точки зрения аудиологической не имеет значения. Мы можем, например, во время тимпанопластики уплощать нишу при ее блокаде соединительной тканью, не вызывая этим отрицательного аудиологического эффекта, поддающегося измерению.
Комбинацией нарушений трансформации звукового давления, изоляции и смещения фаз объясняется разнообразие степеней тугоухости, встречаемых при перфорациях в pars tensa в зависимости от их расположения и размеров, а также при наличии рубцов различной природы и протяженности.
Решающей для трансформации звукового давления является степень ограничения амплитуды колебания рукоятки молоточка, вызываемого наличием перфорации. Она зависит от следующих факторов:
|