張秀玲 佘萬東 趙青 陳金湘 張淑儀 戴艷紅

鼓膜位于外耳道與鼓室之間，具有收集聲波和擴(kuò)音的作用，是鼓膜聽骨鏈系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，在中耳傳音過程中發(fā)揮重要作用，一旦由于各種原因造成鼓膜穿孔，聽力就會(huì)受到影響。關(guān)于鼓膜穿孔對(duì)中耳傳音功能影響的研究，眾多學(xué)者在動(dòng)物以及顳骨標(biāo)本上進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，但目前鼓膜穿孔對(duì)中耳傳音功能的影響及其具體機(jī)制仍存有爭(zhēng)議。本實(shí)驗(yàn)擬通過應(yīng)用激光多普勒振動(dòng)儀(laser doppler vibrometer，LDV)檢測(cè)系統(tǒng)觀察豚鼠鼓膜不同位點(diǎn)的振動(dòng)速度及穿孔前后錘骨柄不同位點(diǎn)的振動(dòng)速度，分析在一定強(qiáng)度、不同頻率的聲刺激下穿孔鼓膜的頻率響應(yīng)規(guī)律，評(píng)價(jià)豚鼠鼓膜不同位置穿孔對(duì)其振動(dòng)速度及振動(dòng)形式的影響，初步探討鼓膜穿孔對(duì)中耳傳音機(jī)制的影響。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及造模方法 選取健康雜色雄性豚鼠6只(12耳)，體重200～400 g，耳廓反射靈敏，鼓膜完整、標(biāo)志清楚。2%戊巴比妥鈉40 mg/kg腹腔注射麻醉后，快速斷頭取出雙側(cè)聽泡，顯微鏡下用電鉆磨除骨性外耳道，盡量暴露鼓膜。處理過程中不斷給予生理鹽水濕潤(rùn)并注意保護(hù)鼓膜完整，盡量縮短標(biāo)本處理時(shí)間，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程在聽泡取出后6小時(shí)內(nèi)完成。 記錄好完整鼓膜的振動(dòng)數(shù)值后，用直徑1.1 mm的靜脈留置針針芯穿刺鼓膜并旋轉(zhuǎn)一周造孔，造孔位置為所有動(dòng)物左耳鼓膜前下方或右耳鼓膜的后下方。

1.2LDV檢測(cè)系統(tǒng) 本實(shí)驗(yàn)在南京大學(xué)聲學(xué)研究所完成。LDV檢測(cè)系統(tǒng)由兩部分組成：聲刺激系統(tǒng)和LDV系統(tǒng)。信號(hào)發(fā)生器和功率放大器產(chǎn)生0.5～8 kHz共14個(gè)頻率的正弦信號(hào)，信號(hào)發(fā)生器及功率放大器與揚(yáng)聲器相連接，控制揚(yáng)聲器產(chǎn)生特定性質(zhì)的聲刺激，聲刺激被貼近鼓膜的麥克風(fēng)探頭探測(cè)，麥克風(fēng)探頭與示波器連接，示波器上顯示麥克風(fēng)接收到的相當(dāng)于鼓膜附近的聲信號(hào)的特性。聲信號(hào)的強(qiáng)度在每個(gè)頻率用聲級(jí)計(jì)校準(zhǔn)到90 dB SPL。LDV系統(tǒng)包括自動(dòng)聚焦光學(xué)頭、控制系統(tǒng)及相關(guān)軟件。LDV的原理是利用氦氖激光束瞄準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)中的物體，同時(shí)接收物體表面的反射光束，利用多普勒原理分析運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度、振幅和時(shí)相。氦氖激光束直接垂直照射到鼓膜臍部，反射信號(hào)由振動(dòng)儀控制器檢測(cè)和解碼，換算成輸出壓，以速度、振幅和時(shí)相顯示在顯示屏上。運(yùn)動(dòng)物體在中耳內(nèi)所有頻率的位移其靈敏度和精確度可以測(cè)量到1 nm，由于LDV不直接接觸被測(cè)目標(biāo)，所以在測(cè)量中耳振動(dòng)時(shí)無機(jī)械負(fù)荷和聲的干擾。LDV檢測(cè)系統(tǒng)的詳細(xì)組成細(xì)節(jié)及穩(wěn)定性測(cè)試見參考文獻(xiàn)[1]。

1.3鼓膜振動(dòng)檢測(cè)方法 給予聲強(qiáng)為90 dB SPL，頻率分別為0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8 kHz的純音刺激，每個(gè)頻率的聲音刺激持續(xù)1 min。用LDV測(cè)量鼓膜臍部的振動(dòng)速度，將激光束幾近垂直對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)點(diǎn)，參數(shù)設(shè)定為采樣時(shí)間1.28 s，每次顯示的值為五個(gè)采樣值的平均數(shù)，連續(xù)記錄六個(gè)數(shù)據(jù)，再取平均數(shù)，即為該點(diǎn)某一頻率固定強(qiáng)度的振動(dòng)速度。完整鼓膜上六個(gè)測(cè)量位點(diǎn)分別為錘骨柄上的臍部、錘骨中部、短突及鼓膜緊張部上錘骨柄內(nèi)側(cè)、外側(cè)、下部的三個(gè)點(diǎn)(圖1)。造孔后再測(cè)量錘骨柄上的臍部、錘骨中部、短突三點(diǎn)的振動(dòng)速度。

圖1 豚鼠鼓膜及位點(diǎn)分布

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 使用SPSS16.0軟件包，采用配對(duì)t檢驗(yàn)法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1完整鼓膜不同位點(diǎn)振動(dòng)的頻率響應(yīng)曲線 12耳鼓膜上六個(gè)位點(diǎn)的振動(dòng)速度檢測(cè)結(jié)果見圖2，可見，緊張部錘骨柄沿線上中點(diǎn)的位置振動(dòng)速度最大，錘骨柄內(nèi)外兩側(cè)的兩個(gè)位點(diǎn)振動(dòng)速度相當(dāng)，短突的振動(dòng)速度最小。

2.2不同位置鼓膜穿孔對(duì)臍部振動(dòng)速度的影響 鼓膜穿孔前后臍部振動(dòng)的頻率響應(yīng)曲線的形狀基本相似(圖3)，1.5 kHz以下頻率范圍內(nèi)振動(dòng)損失較明顯，1.5 kHz以上頻率范圍內(nèi)振動(dòng)損失不明顯甚至增加。鼓膜后下方穿孔后，500 Hz頻率處，臍部振動(dòng)損失最大為7 dB。1.5 kHz以下頻率范圍內(nèi)鼓膜后下方穿孔比前下方穿孔引起的臍部振動(dòng)損失大，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

圖2 豚鼠完整鼓膜六個(gè)位點(diǎn)振動(dòng)速度的頻率響應(yīng)曲線

圖3 鼓膜不同位置穿孔前后臍部振動(dòng)的頻率響應(yīng)曲線

2.3不同位置鼓膜穿孔對(duì)鼓膜振動(dòng)形式的影響 鼓膜穿孔前后錘骨柄上三點(diǎn)振動(dòng)速度的均值見圖4、5。在所測(cè)頻率范圍內(nèi)，鼓膜穿孔前錘骨柄上三點(diǎn)在所有頻率均為臍部的振動(dòng)速度最大，短突的振動(dòng)速度最小，短突與臍部振動(dòng)速度之比的均值在所有頻率均接近0.5，且這三點(diǎn)振動(dòng)的頻率響應(yīng)曲線形狀相似。不同位置鼓膜穿孔后，錘骨柄上三點(diǎn)振動(dòng)的頻率響應(yīng)曲線與穿孔前相似。在所測(cè)頻率范圍內(nèi)不同位置鼓膜穿孔對(duì)短突與臍部振動(dòng)速度的影響，除后下穿孔前后7 kHz頻率以外(P=0.004)，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

圖4 6左耳鼓膜前下方穿孔前(a)后(b)錘骨柄上

圖5 6右耳鼓膜后下方穿孔前(a)后(b)錘骨柄上三點(diǎn)振動(dòng)的頻率響應(yīng)曲線

3 討論

Békésy[2]應(yīng)用電容聲探頭直接研究人顳骨標(biāo)本鼓膜振動(dòng)時(shí)觀察到，鼓膜不同位置的振幅不同，以錘骨柄下方近鼓環(huán)處振幅最大。而Khanna等[3]對(duì)貓鼓膜振動(dòng)模式的研究進(jìn)一步指出，在高頻率聲刺激時(shí)鼓膜振動(dòng)形式比較復(fù)雜，分區(qū)段式振動(dòng)，有相當(dāng)區(qū)域的鼓膜振動(dòng)未能傳送到錘骨柄。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示鼓膜緊張部的振動(dòng)速度大于錘骨柄上的振動(dòng)速度，其中緊張部位于錘骨柄沿線上中點(diǎn)的位置振動(dòng)速度最大，與上述的研究結(jié)果基本一致。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于鼓膜穿孔對(duì)中耳傳音功能影響的實(shí)驗(yàn)研究主要圍繞鼓膜穿孔是否具有頻率依賴性，鼓膜穿孔大小、穿孔部位、穿孔形狀對(duì)傳音功能是否有不同影響及其可能機(jī)制進(jìn)行探討。Bigelow[4]、Voss[5]、Mehta[6]等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均顯示鼓膜穿孔引起的傳音損失有頻率依賴性，并且隨著穿孔面積的增大傳音損失更嚴(yán)重。本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)鼓膜穿孔前后臍部振動(dòng)速度的比較，發(fā)現(xiàn)穿孔引起的臍部振動(dòng)速度的改變有明顯的頻率依賴性，在0.5 kHz處穿孔后臍部振動(dòng)速度下降最大，而隨著頻率的上升振動(dòng)速度的下降值越來越小，與上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。但本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中鼓膜穿孔引起的傳音改變僅為0～7 dB，比Voss[7]和Gan[8]等報(bào)道的損失要小，這可能由于本實(shí)驗(yàn)中用針頭造的鼓膜穿孔接近梭形，面積小于同等直徑大小的圓形穿孔的面積，且穿孔面積小于鼓膜總面積的5%。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示鼓膜穿孔引起低頻區(qū)的傳音衰減與臨床上鼓膜穿孔引起低頻傳導(dǎo)性聽力下降的表現(xiàn)相符合。有學(xué)者推測(cè)其機(jī)制可能是面積小的鼓膜穿孔低頻的聲波容易通過，而高頻聲波則不易通過[4,9]。

臨床上普遍認(rèn)為與鼓膜前下穿孔相比，后下穿孔會(huì)造成更嚴(yán)重的聽力損失，出現(xiàn)這種結(jié)果的原因是鼓膜的后下部更接近圓窗，因此鼓膜后下部穿孔使得聲波可以通過穿孔直接作用于圓窗，從而部分抵消了從卵圓窗傳入內(nèi)耳的振動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)為了研究不同位置的鼓膜穿孔對(duì)臍部振動(dòng)速度的影響，分別在鼓膜的前下部和后下部造孔觀察臍部振動(dòng)速度的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1.5 kHz以下頻率范圍內(nèi)，后下部穿孔造成的臍部振動(dòng)速度的減少較前下部穿孔更明顯，但差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Voss等[5,10，11]進(jìn)行了一系列關(guān)于鼓膜穿孔對(duì)傳音機(jī)制影響的實(shí)驗(yàn)研究，他們檢測(cè)了鼓膜前下和后下穿孔前后鐙骨的振動(dòng)速度，結(jié)果顯示不同部位穿孔對(duì)鐙骨振動(dòng)速度的影響無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，他進(jìn)一步提出鼓膜穿孔對(duì)傳音機(jī)制的改變與穿孔位置無關(guān)，而與中耳腔容積的大小有關(guān)。Mehta等[6]對(duì)56例(62耳)鼓膜穿孔患者進(jìn)行了純音聽閾檢測(cè)及鼓室測(cè)壓，結(jié)果顯示鼓膜前下部穿孔低頻區(qū)引起的氣骨導(dǎo)差均值為1～8 dB，小于后下穿孔引起的氣骨導(dǎo)差均值，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；在所有頻率范圍內(nèi)(除2 000 Hz外)中耳腔容積較小者(小于4.3 ml，n=23耳)鼓膜穿孔后的氣骨導(dǎo)差明顯大于中耳腔容積較大者(大于4.3 ml，n=39耳)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；與中耳腔容積較大者相比，中耳腔容積較小者的氣骨導(dǎo)差平均高20 dB左右。Ibekwe等[12]的研究結(jié)果則顯示急性鼓膜穿孔時(shí)，穿孔對(duì)中耳傳音的影響與穿孔位置無關(guān)；而因慢性中耳炎所造成的穿孔，后下穿孔引起的聽力損失更嚴(yán)重，這可能與后下穿孔更容易影響聽骨鏈的活動(dòng)有關(guān)。也許面積較大的穿孔對(duì)低頻的影響更大，因此在以后的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)進(jìn)一步研究不同位置的大穿孔對(duì)傳音功能的影響。

早在1978年Fleischer[13]就提出哺乳動(dòng)物中耳的振動(dòng)軸根據(jù)錘骨的振動(dòng)形式不同分為兩種：在低頻區(qū)振動(dòng)軸近似平行于錘骨柄，高頻區(qū)則近似垂直于錘骨柄。Saunders等[14]利用錘骨短突與鼓膜臍部的振動(dòng)比值來評(píng)價(jià)小鼠中耳的傳音功能，結(jié)果顯示，在10 kHz以下頻率范圍內(nèi)，錘骨短突與鼓膜臍部的振動(dòng)速度比值接近0.8，進(jìn)而推測(cè)在此頻率范圍內(nèi)鼓膜沿著與錘骨柄平行的軸運(yùn)動(dòng)，在接近18 kHz頻率時(shí)該比值下降到0.5，此時(shí)鼓膜的振動(dòng)軸垂直于錘骨柄的方向。本實(shí)驗(yàn)測(cè)得在0.5～8 kHz范圍內(nèi)，錘骨短突與鼓膜臍部的振動(dòng)速度比值均接近0.5，鼓膜穿孔對(duì)此比值未造成明顯影響，并且不同部位的穿孔影響也無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。提示8 kHz以下豚鼠鼓膜的振動(dòng)軸垂直于錘骨柄，與Fleischer的假設(shè)相矛盾。而Akache等[15]對(duì)6只大鼠鼓膜振動(dòng)的研究結(jié)果顯示低頻區(qū)的振動(dòng)比值為高頻區(qū)的一半，與本研究結(jié)果一致。推測(cè)豚鼠鼓膜與大鼠相似，比小鼠鼓膜的面積大，鼓膜面積的改變可能導(dǎo)致振動(dòng)軸形式的改變。此外，目前關(guān)于鼓膜穿孔對(duì)振動(dòng)形式的改變的研究相對(duì)較少，推測(cè)有無鼓膜穿孔可能改變了鼓膜及聽骨鏈系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模式從而破壞了其高效率的傳音模式，今后將在更寬的頻率范圍內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行一系列關(guān)于鼓膜不同穿孔大小、不同穿孔位置對(duì)中耳傳音影響的研究。

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