中耳的传音功能

中耳的功能主要是起到声阻抗匹配的作用。声波从一种介质传到另一种介质时，在界面处一部分声波被反射，其余透过界面进入第二种介质。进入的能量取决于两种介质阻抗的比值。并可按下列公式计算。

T（透入量）=4ZaZb/(Za+Zb)²

Za为第一种介质声阻抗，Zb为第二种介质声阻抗。据测定人外耳道中空气阻抗Za为92dyn·s/cm⁵(空气22℃大气压为760mmHg时，空气的特性声阻抗P·C=40.7dyn·s/cm⁵。如外耳道平均横切面为0.44cm²，则Za=P0C/S=92dyn·s/cm⁵)。耳蜗声阻抗为0.35×10⁶ dyn·s/cm⁵将此值代入上式计算得出，如果声波不经过中耳而直接作用于卵圆窗时，进入耳蜗的能量只有原来能量的0.1%，即由于两种介质声阻抗不同，造成99.9%的声能被反射。中耳在实现声阻抗的匹配过程中是通过鼓膜与骨链组成的传音装置来完成的(见图1)。

图1 声音振动通过鼓膜听骨链传到内耳基底膜模式图

鼓膜的运动型式 鼓膜位于外耳与中耳之间，椭圆形。其面积约50～90mm2，厚度0.1mm。鼓膜的形状似浅漏斗，顶点朝向中耳，位于鼓膜中心偏下方。锤骨柄位于鼓膜纤维层与粘膜层之间，自前上方向下终止于鼓膜脐部。鼓膜的这种结构具有较好的频响特性和较小的失真度。Bekesy观察到当频率在2400Hz以下的声波作用于鼓膜时，整个鼓膜沿鼓膜沟上缘（即锤骨前突与侧突的连线） 切线的转轴而振动。沿锤骨柄向下延长至近底部的鼓膜处振幅最大。鼓膜不同部位振幅大小不同。图2表示鼓膜上不同面积的等振幅区域，数字1,5,10,15为该区域范围内振幅大小的相对值，即振幅小时则在鼓膜上出现的等振幅范围面积大，振幅大时，等振幅范围面积小。当声波频率超过2400Hz时，鼓膜表现为分段式的振动。即锤骨柄的振动跟不上鼓膜的振动。

图2 鼓膜振动的幅度每一闭合曲线范围的振幅相等数字表示振幅的相对值

听骨链的功能 听骨链由锤骨、砧骨及镫骨顺次相连接而组成。锤骨柄附着于鼓膜，镫骨脚板与卵圆窗连接。砧骨将锤骨与镫骨连接。并由许多小韧带将听骨与中耳腔壁连接起来以保持其在空间的位置。
各听骨以其特殊连接方式在功能上形成一个弯形的杠杆。锤骨柄为长臂，砧骨的长突为短臂，其支点或转轴相当于通过锤骨颈部前韧带与砧臂短突之间的连线。该杠杆系统的特点是其转轴刚好位于听骨链的重心上，因而在传递能量的过程中惰性最小，效率最高(见图3)。

图3 鼓膜听骨链及其转轴模式图数字表示鼓膜与卵圆窗面积比和听骨链长臂与短臂长度比

声波通过鼓膜、听骨链作用于卵圆窗膜时，声波振动压力增大，而振幅稍减小，这就是中耳的增压作用。产生增压作用的原因是：
❶由于鼓膜与镫骨脚板面积大小的差别；
❷听骨链的杠杆作用。在力学上，作用于鼓膜上的总压力应等于作用于卵圆窗上的总压力 （微量机械摩擦耗损不计），但由于鼓膜的面积大大超过卵圆窗的面积，故作用于卵圆窗膜的单位面积上的压力大大超过鼓膜上的压力。据Bekesy的测量，鼓膜面积约85mm2，镫骨脚板的面积约3.2mm²。因为鼓膜周围的振动较小，故实际有效振动面积约55mm2。55:3.2=17，亦即作用于卵圆窗膜单位面积上的压力要增加17倍。另外，听骨链杠杆系统中，锤骨柄与砧骨长突长度比约1.3:1。由此而增加的压力为1.3倍。整个中耳增压效率约17×1.3=22倍。相当于27dB。声波从空气进入内耳淋巴液时，由于两者的声阻抗不同所衰减的能量约30dB，通过中耳的增压效应大部分得到补偿。
咽鼓管的功能 咽鼓管连接鼓室与鼻咽部。咽鼓管的功能有二：
❶保持鼓室内压力与外界压力平衡，有利于鼓膜的振动。当咽鼓管阻塞时，鼓室内气体被吸收，压力下降，引起鼓膜内陷，对低频音传导作用显著下降。
❷中耳的引流作用，鼓室粘膜分泌的代谢产物通过咽鼓管粘膜上皮的纤毛运动，向鼻咽腔排出。同时该管下段的粘膜较厚，粘膜下层中有疏松结缔组织，使粘膜表面出现皱襞，具有活瓣样作用，能阻止液体或异物进入中耳。在正常情况下，由于管壁软骨的弹性作用和周围组织的压力以及咽部的牵拉，咽鼓管在鼻咽部的开口经常保持闭合状态。当吞咽、呵欠及打喷嚏等动作时，管口开放。当鼓室与外界气压发生差别时，亦可引起该管的开放，特别是鼓室内气压大于外界气压时，气体的排出较容易，而当外界气压大于鼓室内压时，气体的进入比较困难。当外界压力超过鼓室压力90mmHg时，即使进行吞咽动作亦难使管壁开放。飞机突然下降或迅速潜入深水中易出现此现象。
中耳肌的功能 鼓膜与听骨链并不是一个纯物理的传音装置，其传音特性会因中耳肌的收缩而改变。中耳肌包括：
❶鼓膜张肌，收缩时使锤骨柄与鼓膜向内牵引，鼓膜的紧张度增加；
❷镫骨肌，收缩时使镫骨脚板向外、向后移位。
声音刺激引起中耳肌反射性的收缩在人类以镫骨肌反射性收缩较为重要。中耳肌反射的潜伏期为十几个毫秒。在250～4000Hz频率范围内中耳肌收缩的反射阈值约70～90dB。比纯音听阈高70～80dB。中耳肌收缩时，鼓膜紧张度增加，各听骨之间连接更加紧密，听骨链劲度增大，中耳劲度声抗亦增加，传音效能减弱，尤以低频音为显著。对刚超出安全标准的声音能起到一定的保护作用。