声阻抗测听的基本原理和结构

  声阻抗测听仪是一种客观测听设备。它以定量测试声音在中耳系统传递过程中所体现的以摩擦力、劲度为主要因素的声阻抗为目的，为临床诊断中耳系统疾病提供依据。声阻抗测试主要有：“静态声顺值”、“鼓室曲线”、“声反射”、“声衰减”等指标。它们分别体现了耳膜、锥骨、砧骨、镫骨、中耳肌这一声传导链的功能状况，并从一定程度上提示了蜗后病变的可能性。声阻抗测听始于本世纪40年代，当时利用机械声桥测量了听力正常耳和各种听力障碍患耳的绝对声阻抗值，发现正常耳和感音性聋耳的声阻抗值与传音性聋耳有显著的差别，但由于缺乏有效的记录、显示手段，未能用于临床。50年代末，由于电子技术的应用，即在原来的机械声桥的基础上出现了电机械声桥，将原来的阻抗平衡部分改用电子技术手段进行控制，输出部分用示波器显示，可以测量各种频率声阻抗的绝对值，但因测试方法比较繁杂未能得到普遍应用。至60年代初，随着电子学和声学技术的发展，出现了比较理想的电声阻抗测听仪，这种测听仪器利用等效容积和零点平衡原理，在外砧耳道压力变化和鼓室肌肉收缩的影响下，测定其相对声顺的大小和声阻抗值。这时的产品基本形成了现代阻抗测听仪的雏形。60年代中期的声阻抗仪基本淘汰了电子管器件，并逐步配置了线性越来越好的二维曲线记录仪，使检查结果更趋动态、直观。但此时的声阻抗仪仍处在半自动化状态。70年代末期，随着CPU技术的普遍应用，声阻抗仪得到了迅速的发展，目前已达到各项指标全自动测试，曲线、数据实时显示，最终结果高清晰度打印，并具备分析、自检、校准、报警等功能。声阻抗仪根据不同的用途，分为用于筛选的便携机，具有衰减等六项以上指标的台式机和涵盖主观测试项目的科研型机器。

第一节  声阻抗测听的基本原理和结构

      一般表示声波在介质中传播的状况常使用声阻抗、声压和体积速度3个参数。声阻抗是
声波传导时介质位移需要克服的阻力。体积速度是穿过一面积S的介质流动速度，声阻抗越大则推动介质所需要的声压就越大，声阻抗越小则所需声压就越小。声阻抗、声压和体积速度三者之间的关系如下式所示：
                              声阻抗×体积速度=声压
    这里，声阻抗包括两个部分，即声阻和声抗。
    在中耳传音系统中，声阻与摩擦及粘滞度有关，声抗与介质的质量、容积和劲度有关，主要影响低频声音的传导。目前，声阻抗测听仪大多采用低频声音作为探测音，是因为低频声音主要受劲度的影响。
    声阻抗测听法的基本原理就是将一定强度的探测音引人密闭的外耳道中，通过平衡系统
监视其中声压级（SPL）的变化，从声的等效容积测知鼓膜和听骨链对声能传导的声顺值（其单位为m3 Pa），声顺值测出后再按照一定的函数关系折算成声阻抗值（单位为Pa•s/m3）。

      由图17-1-1可以看出，一定强度的纯音引人硬壁密闭腔中，所产生的声压级（SPL）与腔的容积成反比。若与已知容积的标准腔内声压级相比较，即可算出该密闭腔的容积，这就是声的等效容积。
     图中 4个硬壁腔中分别引人 220Hz、85dB的纯音，其中腔1为已知容积的标准腔，声压级（SPL）为 85dB，声压计指针指向平衡点（0点）；腔 2大于腔1，指针指向表负的方向，表示腔内声压小于85dB，需要增加纯音强度才能达到0点平衡。从增加声压的分贝数即可推算出腔2的容积较标准腔大多少毫升。同理，腔3小于腔1，声压计指针偏向正的方向，表示腔内声压大于85dB，需要减少纯音强度才能使声压计指向平衡点，从减少声压的分贝数即可算出腔3的容积较标准腔少多少毫升。图中腔4与腔1的大小相同，但腔4壁上有一个被薄膜封闭的小洞，部分声能将从这里泄漏，声压计指向负的方向，表示腔内声压小于85dB，需要增加纯音强度才能使指针指向0点平衡。由此即可算出泄漏声能的等效容积。
      实际上，外耳道中除鼓膜可以活动外，其余都是不能活动的骨壁，因而外耳道可视作一个密闭的硬壁腔。它与图17-1-1中的腔4十分相似，经鼓膜和听骨链传导的声能相当于经腔4壁洞上薄膜漏去的声能，洞上薄膜弹性越大，声能泄漏越多。如果中耳传音系统的劲度大，传人的声能少，则相当于漏去的声能的等效容积就小，声顺值就低，反之，若中耳传音系统的劲度小，传人的声能多，则相当于漏去的声能等效容积就大，声顺值就高。

      图17-1-2给出一般声阻抗测试仪的原理方框图。由图可以看出，声阻抗测试仪主要由两部分组成，即声阻抗桥和刺激信号。现分述于下：①声阻抗桥由耳塞探头、微音器、放大器、电桥、气泵、平衡计和压力计组成。声阻抗桥的耳塞探头中有三个小管，上管可将振荡器发出的220Hz探测音经一小型扬声器导人外耳道内，并通过电位计调节其强度，使其达到85dB。下管与微音器相连，可将鼓膜反射回来的声能转化为电信号，然后通过放大和检波后输人桥式电路，由平衡计显示出来。当外耳道声压确实调到85dB时，指针就指向0点平衡。中管与气压泵和压力计相连，外耳道内的压力可在4000Pa范围内变动，用以观察压力对声顺的影响。②刺激信号部分可分别产生250Hz、1000Hz、2000Hz和4000Hz等频率的纯音及白噪声、窄带噪声，其强度可在40－125dB范围内自由调节。上述纯音或噪声由戴在另一侧耳的气导耳机产生，以用作镫骨肌声反射测试的声刺激信号。而220Hz的探测音由一个单独的振荡器产生，其强度可通过声顺控制电位计进行调节。
      当今的声阻抗测听仪随着各项技术的不断应用得到迅速的发展，目前已达到各项指标全自动测试，曲线、数据实时显示，最终结果高清晰度打印，并具备分析、自检、校准、报警等功能。