Прямой метод для определения пороговой амплитуды колебания барабанной перепонки при различных частотах

Рис. 7. Патологическая барабанная перепонка у больного с хорошим слухом. Патология заключается в перфорации передней половины pars tensa, обызвествлении, образовании складки барабанной перепонки и фиброза. Головка стремени вросла в барабанную перепонку. Природа произвела тимпаностапедопексию. По-видимому, колюмелла-эффект установился благодаря приращению головки стремени к pars tensa.

Насколько нам известно, до сих пор не существовало прямого метода для определения изменения амплитуды колебания барабанной перепонки при пороговых звуковых раздражениях у живого человека. Такая методика особенно важна для изучения взаимосвязи между звуковым раздражением и возникающим слуховым ощущением. Методы оптической записи движения барабанной перепонки, о которых докладывал Кёлер (Kohler, 1909 и 1910) в "Akustische Untersuchungen", оказываются несостоятельными при околопороговых силах звука, когда колебание барабанной перепонки имеет незначительную амплитуду. Мне кажется, что мне удалось измерить колебания барабанной перепонки на пороге слышимости при различных частотах благодаря использованию электродинамической вибрационной системы.

Экспериментальную установку можно увидеть на рис. 8. Для создания колебаний использовался звукогенератор по схеме Гильдемайстера и Коха (Gildemeister a. Koch). Синусоидальные токи звуковой частоты пропускались через катушку с высоким сопротивлением (20 000 ом), изготовленную из медной проволоки с эмалевой изоляцией. Катушка была приклеена к середине круглой целлулоидной пластинки (Zp). Для обеспечения лучшей подвижности катушки на целлулоидной пластинке были сделаны четыре прорези спиральной формы. Затем пластинка прикреплялась винтами к деревянному Кругу (Hr) и для Предохранения от возможных наружных влияний покрывалась деревянной крышкой (Sd). Круглый деревянный стержень (Hs) длиной 8 см и толщиной 2 мм передавал движение катушки барабанной перепонке (Tr). После укрепления прибора к области уха при помощи ваты и липкого пластыря, как показано на рис. 9, мы покрывали один конец деревянного стержня клеем и проводили его через маленькое отверстие в целлулоидной пластинке. При помощи маленького зеркала мы вводили этот стержень в наружный слуховой проход и прикрепляли к середине барабанной перепонки. Приблизительно в течение получаса прибор оставляли в покое, пока клей не затвердевал. Таким образом, барабанная перепонка была прочно соединена с вибрирующей катушкой.

Рис. 8. Генератор синусоидальных волн, которые применялись для возбуждения колебаний целлулоидного диска Zp. Диск был непосредственно соединен с барабанной перепонкой Тr посредством деревянного стержня Hs.


Рис. 9. Использование прибора, показанного схематически на предыдущем рисунке.

Исследуемый сидел в свободном положении. Через катушку пропускали ток звуковой частоты и к исследуемому уху приближали полюс мощного электромагнита (Fm), снабженного охлаждающей системой (охлаждающие медные стержни - Ks). Таким образом, звуковая катушка нашей системы помещалась в магнитном поле и вибрировала при пропускании тока звуковой частоты.

Порог колебаний был установлен при следующих частотах: 45, 77, 125, 200, 270, 360, 450, 750, 860, 1020, 1440, 1920, 3600, 6500 и 9000 гц. Показания записывались для каждой частоты, когда создавалось явно заметное восприятие тона. Было проделано по крайней мере 3 определения при каждой частоте и бралось среднее значение. После окончания эксперимента деревянный стержень отделялся от целлулоидной пластинки ацетоном, что делало (возможным снять колеблющуюся катушку с ее приспособлением. Деревянный стержень легко отклеивался от барабанной перепонки струей теплой воды. После того как деревянный стержень извлекался, наблюдалась легкая гиперемия сосудов барабанной перепонки, которая полностью исчезала через несколько часов.

Калибровка амплитуды колебаний катушки производилась при помощи микроскопа1. Можно было заметить, что с ослаблением силы тока амплитуда колебаний пропорционально уменьшалась. Уменьшение амплитуды можно (было проследить до 0,001 мм. Однако предполагается, что дальнейшее уменьшение силы тока вызовет дополнительное уменьшение амплитуды. Благодаря низкой резонансной частоте прибора амплитуда уменьшалась быстро с увеличением частоты, так что при частоте 270 гц с силой тока в 80 ма амплитуда была уже меньше 0,001 мм. Однако известно, что если частота подводимых извне колебаний гораздо выше резонансной частоты вибрирующей системы, то амплитуда ее колебаний при частоте со уменьшается как 1/w2. Этот принцип облегчает подсчет амплитуд при частотах больше чем 270 гц.

Была также проведена серия экспериментов без применения деревянного стержня при аналогичных других условиях, для того чтобы исследовать роль воздушной проводимости. Эти эксперименты показали, что пороговые данные при воздушной проводимости приблизительно в 10 раз больше, чем данные, полученные, когда колебания передавались непосредственно с барабанной перепонки при помощи деревянного стержня. При низких частотах эта разница была относительно больше, при высоких частотах - несколько меньше, но в любом случае было ясно, что воздушная проводимость не оказывала большого влияния на ход эксперимента.

На рис. 10 дана логарифмическая кривая амплитуд колебания барабанной перепонки на пороге слышимости для различных частот. В табл. 1 приведены значения амплитуд, полученные для использованной области частот.

Подтверждая предыдущие исследования порогов слышимости, проведенные другими авторами, это исследование также установило величины минимальных пороговых амплитуд от 1000 до 6000 гц. Если перевести полученные значения в энергию, т. е. если вместо амплитуд взять их квадраты, то полученные значения будут соответствовать данным М. Виена (Wien, 1903). Благодаря полной трансформации колебаний системы в движении барабанной перепонки этот метод делает возможным более точно вычислять пороговые энергии, чем те методы, которые связаны с воздушной проводимостью звука.

Таблица 1

Частота
(гц)
Амплитуда
(микрон)
Частота
(гц)
Амплитуда
(микрон)
45 1830,0 860 0,010
77 25,0 1020 0,008
125 3,2 1280 0,007
200 0,84 1440 0,008
270 0,15 1920 0,0075
360 0,08 3600 0,0045
450 0,036 6500 0,009
750 0,018 9000 0,017


Рис. 10. Логарифмическая кривая амплитуды колебания барабанной перепонки в зависимости от частоты. Ордината показывает пороговые амплитуды, абсцисса - частоту.

Метод имеет одну отрицательную сторону: возможность перфорации барабанной перепонки. Эта опасность, однако, может быть значительно уменьшена, если будут соблюдены необходимые предосторожности.

Были также сделаны попытки привести в движение барабанную перепонку при помощи прикрепления к ней маленьких кусочков мягкого железа весом около 10 мг. Применяя переменные электромагнитные поля меняющейся частоты, можно было получить тональные восприятия. Частота тона была удвоенной по сравнению с частотой электромагнитного поля. Созданием постоянного поля мы могли избежать этого удвоения частоты тона, но сильное магнитное притяжение вызывало неприятные ощущения и боль.

При других экспериментальных подходах крошечная катушка прикреплялась к барабанной перепонке. Катушка имела диаметр 3 мм, толщину 1 мм и состояла из очень тонкой медной проволочки с эмалевой изоляцией. Она имела несколько сотен витков диаметром проволоки 0,04 мм. Катушка приклеивалась к правой барабанной перепонке и ухо вводилось в сильное магнитное поле. Если синусоидальный ток проходил через катушку, возникало ясное ощущение тона. К сожалению, катушка нагревалась и вызывала ожог и боль. Существенным является то, что колебания барабанной перепонки, вызванные электрическими методами, воспринимаются во внутреннем ухе таким же образом, как звуковые колебания.


1 Таким образом, автор пользовался акустическим зондом, конец которого приклеивал к барабанной перепонке. Он считал, что амплитуда колебаний барабанной перепонки в условиях этого опыта равна амплитуде колебаний акустического зонда, которая устанавливалась при помощи микроскопа с окулярной сеткой. - Прим. ред.

1 2 3 4 5 6

[к оглавлению]