一、基本定义
中耳共振频率(Middle ear resonance frequency)指当中耳的质量声纳(声抗)和劲度声纳(声抗)刚好相互抵消时的频率。这个概念有点抽象,简单理解我们知道声音在进入外耳道经鼓膜传导至中耳时一部分能量会传到中耳,另一部分能量会顺着外耳道反射回来。声音多少能量能传入到中耳,与中耳腔内各个结构摩擦、质量和弹性因素对声音产生的阻力(声阻)和抵抗(声抗)有关。其中声阻与摩擦因素有关,一般与声音频率无关。声抗分为质量声抗和劲度声抗,随声音频率的变化而变化。当质量声抗和劲度声抗相互抵消时,意味着声能传递受到中耳结构的抵抗作用最小,进入中耳的能量最多,此时对应的声音频率即为中耳共振频率。
二、临床意义
中耳共振频率取决于中耳各组成部分的质量、刚性和阻尼等物理特性,当中耳产生病变的时候会改变中耳结构的物理特性,从而导致中耳共振频率的变化,因而中耳共振频率异常可以作为中耳疾病诊断的一个重要指标。
2.1 中耳共振频率的正常范围
中耳共振频率的正常范围因个体差异、测量方法和研究标准的不同存在较大差异,比较公认的正常值范围为800~1200Hz。
2.2 中耳共振频率降低的临床意义
当中耳共振频率小于正常值范围时,提示可能存在的病变有鼓膜愈合性穿孔、镫骨切除术后、鼓膜穿孔、听骨链中断、大前庭导水管、萎缩性鼓膜、外耳道炎、分泌性中耳炎、中耳积液等。
2.3 中耳共振频率升高的临床意义
当中耳共振频率大于正常值范围时,提示可能的病变有耳硬化症,听骨粘连,鼓膜回缩(变紧),类风湿关节炎(听骨关节)等。
中耳共振频率虽是中耳疾病诊断的敏感性指标,但会受到中耳结构、测试方法、疾病发展状况等多种因素影响,正常范围很大,疾病与正常范围间也存在较大重合,因而不能以中耳共振频率作为中耳疾病诊断的单独指标,要结合鼓室图、病史、纯音测听、耳内镜等其他检查结果进行综合判断。这也是临床应用较少的主要原因。
三、补充知识点
声阻抗(Za)表示声学系统对声流总的阻碍作用,是一个复数量,实部为声阻(Ra),虚数为声抗(Xa)。
声阻是由于流体阻力或界面摩擦而把声能消耗为热能的部分。声阻与声速同相,与声音频率无关。
声抗是将声能转化为势能并储存在传声结构这样一个“质量-弹性系统”中的一部分。声抗又可以分成与传声结构劲度相关的劲度声抗Xs,与传声结构质量相关的质量声抗Xm。质量声抗超前声速90°,劲度声抗落后声速90°,与声音频率相关。
图2声阻抗与声速之间的相位关系
注:同相为两个波形态的波峰和波谷处于同一水平线上的波形态;反相为两个波形态的波峰和波谷处于相反的位置的波形态
所以,Za=Ra+jXa=Ra+j(Xm-Xs),Xm=ωMa,Xs=1/ωCa,其中ω为声音频率,Ma为声质量,Ca为声顺。
声抗会随着声音频率变化而变化,当某个频率,质量声抗与劲度声抗相抵消时,即Xm=Xs,此时Za=Ra,即声学系统对声流总的阻碍作用最小,声音传入中耳的能量最多,这时的对应的声音频率即为中耳共振频率。
参考文献
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