Строение органа слуха человека
Наружное ухо – это ушная раковина, наружный слуховой проход и барабанная перепонка. Ушная раковина – звукоулавливатель, концентрирующий звуковые волны на слуховом проходе. Вследствие этого давление на барабанную перепонку возрастает в ~ 3 раза по сравнению с давлением в падающей волне. Наружный слуховой проход (длина ~ 2,5 см) вместе с ушной раковиной играет роль резонатора на частотах 900- 4000 Гц. Барабанная перепонка отделяет наружное ухо от среднего и состоит из двух слоев коллагеновых волокон, ориентированных по-разному. Ее толщина ~ 0,1 мм.
Среднее ухо содержит систему косточек – устройство, передающее звуковое колебание из воздушной среды (наружное ухо) в жидкую среду (внутреннее ухо). Объем среднего уха ~ 0,8 см3, оно заполнено воздухом. За счет большой разности волновых сопротивлений переход механической волны из воздушной среды в жидкую сопровождается большим отражением и в жидкость попадает только малая часть энергии волны. Система слуховых косточек среднего уха выполняет функцию согласования волновых сопротивлений воздушной и жидкой среды для уменьшения энергетических потерь. Система косточек работает как рычаг, в связи с чем, сила F2,
действующая на овальное окно возрастает в 1,3 раза по сравнению с силой, развиваемой барабанной перепонкой, т.е. F2 = 1,3 F1. Еще одна функция среднего уха –
ослабление передачи колебаний в случае большой интенсивности за счет рефлекторного ослабления с помощью мышц связи между косточками. Сильное изменение давления в окружающей среде может вызвать растяжение барабанной перепонки (болевые ощущения, разрыв). Для ослабления таких перепадов служит евстахиева труба, которая соединяет полость среднего уха с верхней частью глотки.
Внутреннее ухо содержит улитку, основную мембрану, рецепторы, разветвление слухового нерва и представляет собой полость, заполненную перелимфой (рис. 20б). Полость – лабиринт имеет сложную форму и состоит из двух основных частей: улитки, преобразующей механические колебания в электрический сигнал и полукружий вестибулярного аппарата. Вдоль улитки, представляющей собой полое костное образование длиной 35 мм, в виде спирали, содержащей 2,5 завитка, проходит три канала: вестибулярный, барабанный, улитковый. Между улитковым и барабанным каналом вдоль улитки проходит основная (базилярная) мембрана, на которой находится Кортиев орган, содержащий рецепторные (волосковые) клетки (около 24000), в которых возникают электрические потенциалы, передаваемые по слуховому нерву в мозг. Благодаря базилярной мембране человек различает звуки по частоте
6
3 5
1
2
4
Аудиометр – прибор для измерения зависимости порога слышимости от частоты звука
выводы по аудиограмме:
т.1 – пациент не слышит т.2 – пациент слышит
т.3 – правое ухо слышит, левое нет т.4 – пациент не слышит т.5 – пациент слышит т.6 - пациент слышит
На частоте 128 Гц восприятие звука «хуже», чем на частоте 256 Гц
При построении аудиограммы на оси абсцисс откладывается интенсивность звука в децибелах, на оси ординат — частоты. При определении порога слышимости для данной частоты на аудиограмме отмечается соответствующая точка
Фонокардиография (ФКГ) - это метод графической регистрации звуковых процессов, возникающих при работе сердца. Фонокардиография позволяет исследовать звуки сердца недоступные простому слуховому восприятию.
ЭКГ
ФКГ
Ультразвук
УЗ –механическая волна с частотой более 20 000 Гц.
Применение УЗ в медицине
Диагностика |
Терапия |
Эхолокация |
Доплеровские |
|
методы |
||
|
Эхолокация – исследование размещения, морфологии внутренних органов, основанное на отражении от них УЗ.
1
1 – источник УЗ – волны.
2,3 – неоднородности, от которых отражается УЗ сигнал 4 – приемник УЗ – волны.
Измеряя время t между излучением и приемом отраженного сигнала и зная среднюю скорость распространения УЗ-волны в изучаемой
среде находят расстояние S до отразившего сигнал объекта по формуле:
– скорость распространения УЗ волны в среде
ультразвуковая диагностика - визуальная методика, использующая механические волны высокой частоты. Частоты колеблются от 2 до 10 МГц, Ультразвуковой датчик содержит кристалл с пьезоэлектрическими свойствами. Если кристалл поместить в электрическое поле, он деформируется и производит механические колебания соответствующей частоты. Это явление называется обратным пьезоэлектрическим эффектом.
Если датчик находится в контакте с поверхностью тела, звуковые волны проходят через ткани. Различные ткани имеют разную сопротивляемость звуку, т.е. обладают акустическим сопротивлением. Средняя скорость прохождения звуковых волн сквозь мягкие ткани - около 1540 м/ с; сквозь кость - около 4000 м/с; сквозь воздух - приблизительно 300 м/с. Там, где звуковые волны встречают препятствия между двумя обладающими разным акустическим сопротивлением тканями, часть звуковой волны отражается. Если разница в показателях сопротивления велика (например, мягкая ткань - воздух или мягкая ткань - кость), отражается большая часть звуковой волны, а оставшаяся проходит в более глубокие слои. Если разница в сопротивлении небольшая, отражается лишь небольшая часть, а большая часть звука проходит в более глубокие слои ткани. Если препятствие перпендикулярно первоначальному звуковому лучу, эхо отражения вернется назад к источнику. Ткани, расположенные под углом к звуковому лучу, вызывают рассеянное отражение. Таким образом, сила эхо зависит от разницы сопротивлений на границе сред, а также от угла, под которым ткань находится по отношению к лучу. По мере прохождения звукового луча через ткани он постепенно ослабевает, благодаря совместному влиянию отражения, рассеяния и поглощения.
При прямом пьезоэффекте деформация пьезоэлектрического образца приводит к возникновению электрического напряжения между поверхностями деформируемого твердого тела, при обратном пьезоэффекте приложение напряжения к телу вызывает его деформацию.