Как устроен слуховой аппарат человека?

Устройство и принцип работы слуховых аппаратов

Слуховые аппараты – это медицинские приборы, которые созданы для того, чтобы позволить глухим и слабослышащим людям вести нормальный образ жизни. Их функцией является улавливание, усиление звука и преобразование его в доступные для человека сигналы. Применяются исключительно по медицинским показаниям и в идеале должны приобретаться после консультации со специалистом, который подскажет, какую модель лучше использовать в каждом конкретном случае.

Содержание статьи

Показания к применению

Использование слухового аппарата рекомендуется врачами, если диагностирована тугоухость и слух снижен до 40-80 дБ (частота, при которой слышна человеческая речь на расстоянии от 1 м до самой ушной раковины). Тип и модель устройства подбирается с учетом причин снижения слуха, а также возраста и образа жизни больного. К счастью, на современном рынке есть несколько разновидностей приборов, которые могут быть установлены как внутри ушной раковины, так и вне ее.

Применение слухового аппарата не позволяет полностью вернуть слух. Это не лечение, это только вспомогательное средство, которое позволяет слабослышащим людям достаточно комфортно и безопасно чувствовать себя в повседневной жизни.

В некоторой степени восстанавливает функцию уха слухопротезирование. Но оно производится только в том случае, если тугоухость не подлежит лечению.

Устройство и принцип работы

Несмотря на кажущиеся огромные различия, устройство слухового аппарата любой конструкции разработано по одному и тому же принципу. Он имеет микрофон, который улавливает звуки из окружающей среды. Звук преобразуется в электрические импульсы, поступающие в усилитель. Так он становится громче и подается в телефон (ресивер). Там электрические импульсы снова преобразуются в звук, который человек может слышать.

Это, конечно, очень упрощенная схема, как работает современный аппарат для слуха. Обычно он имеет несколько различных режимов, позволяющих установить оптимальные для пользователя настройки. И, конечно же, он состоит из множества мелких деталей. Но базовые элементы конструкции остаются неизменными вот уже более 100 лет.

Первые слуховые аппараты были очень громоздкими и плохо передавали звук. Новые же позволяют слышать очень четко, а по размерам настолько маленькие, что могут быть вмонтированы даже в оправу для очков.

Виды и особенности

По техническим особенностям все слуховые аппараты можно разбить на две большие категории, которые в свою очередь подразделяются на виды. На категории устройства делятся по способу проводимости звука: воздушной и костной. Причем аппараты костной проводимости применяются лишь при очень тяжелых поражениях слуха, когда он полностью утерян и не подлежит восстановлению. В остальных случаях отлично справляются правильно подобранные устройства воздушной проводимости.

По особенностям конструкции и способам фиксации можно выделить такие основные виды слуховых аппаратов:

1. Заушные. С помощью специальной дужки закрепляются за ушной раковиной, а в ухо вставляется только небольшой вкладыш. Внешне похожи на мандариновую дольку и имеют примерно такие же размеры. Достаточно удобны в повседневной жизни и имеют хорошее качество звукопередачи. Являются самой популярной разновидностью, которая имеется у всех ведущих производителей. Единственный минус – есть опасность потери аппарата при активных занятиях спортом.
2. Внутриушные. Миниатюрные аппараты, которые полностью располагаются в слуховом проходе и не видны снаружи. Они удобнее, так как размер вкладыша точно соответствует ширине слухового прохода (часто изготавливается по индивидуальному заказу). Но при этом из-за маленьких размеров трудно добиться большой мощности устройства. Поэтому они не подходят людям с серьезными поражениями слуха.
3. Карманные. Имеют самые большие размеры и мощность. Представляют собой небольшую коробочку, которая легко помещается в любом кармане одежды. От устройства идет шнур, на другом конце которого закреплен ушной вкладыш. В основном рекомендуется людям старшего возраста с плохой координацией, тремором и сильным снижением слуха.
4. Заколки. Можно считать миниатюрной разновидностью карманных аппаратов. Идеально подходят для женщин, так как имеют интересный дизайн и закрепляются в волосах, соединяясь с вкладышем едва заметным шнуром. По качеству и силе звука не уступают заушным.
5. Слуховые очки. В конце прошлого века пользовались огромной популярностью, так как позволяли одновременно решить две проблемы – со зрением и слухом. Но с развитием внутриушных аппаратов и имплантов эта модель потеряла актуальность. Впрочем, и сегодня есть производители, продолжающие ее выпускать, хотя и в более модернизированном виде. Теперь они предлагают особой конструкции адаптер, который крепится к ушкам обычных очков, превращая их в слуховой аппарат.

Отдельная разновидность – детские слуховые аппараты, которые имеют очень маленькие размеры и свои конструктивные особенности. Самыми приемлемыми до сих пор остаются заушные слуховые аппараты для детей, которые производители постарались сделать максимально яркими и компактными. Ребенок может выбрать модель и дизайн по собственному вкусу.

Внутриушные слуховые аппараты для детей приходится изготавливать по индивидуальному заказу и достаточно часто менять, так как ушная раковина продолжает формироваться.

Имплантируемые аппараты

В отличие от вышеперечисленных – не съемные. Их элементы при помощи хирургической операции средней сложности внедряются в ткани пациента и остаются там постоянно. Существует два типа аппаратов, один из которых требует вживления изготовленной из титана трубочки через надрез на обратной стороне ушной раковины, а другой представляет собой имплант среднего уха.

Преимущества этих устройств неоспоримы для людей с нарушениями слуха, не поддающимися лечению. Слуховой проход постоянно остается открытым, визуально части аппарата практически не заметны, степень чистоты передаваемого звука – очень высокая.

Но стоимость имплантируемых аппаратов настолько высока, что в нашей стране они недоступны для большинства населения. Цена – от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч евро.

Противопоказания

Но, несмотря на простоту конструкции и высокую эффективность слуховых аппаратов, есть люди, которым по медицинским показаниям нельзя их использовать. К счастью, процент таких больных невелик.

Не устанавливаются акустические устройства людям, которые:

• страдают серьезными нарушениями функции вестибулярного аппарата;
• постоянно подвержены ушным заболеваниям, имеют хронические воспалительные процессы в ушах;
• недавно перенесли церебральный менингит или операцию по улучшению слуха.

В любом случае, подбирать аппарат должен квалифицированный специалист-сурдолог. Он не только подскажет оптимальную модель, но и покажет, как правильно установить и настроить прибор. Если же носить слуховой аппарат противопоказания все-таки не позволяют, отчаиваться не стоит. Сейчас существуют эффективные методы хирургического восстановления слуха, о которых обязательно расскажет вам врач.

слуховой аппарат человека

Орган слуха человека анатомически можно разделить на 3 части:

наружное ухо (ушная раковина, наружный слуховой проход, барабанная перепонка), среднее ухо (барабанная полость, слуховые косточки, слуховая труба) и внутренне ухо (перепончатый лабиринт в толще височной кости, состоящий из преддверия, полукружных каналов и улитки).

Человек способен слышать звук в пределах от 16 Гц до 22 кГц при передаче колебаний по воздуху, и до 220 кГц при передаче звука по костям черепа. Важное социальное значение имеют звуковые волны в диапазоне 500—4000 Гц, которые соответствуют человеческому голосу.

При нормальном слухе звуковые волны, собираемые ушной раковиной проходят через слуховой проход и вызывают колебания барабанной перепонки. Слуховые косточки (молоточек, наковальня и стремечко) усиливают колебания и передают их через жидкую среду в спиралевидный орган — или улитку, где механические колебания преобразуются в электрические сигналы в тысячах тонких нервных клеток, называемых волосковыми.

Эти сигналы передаются слуховым нервом в головной мозг, который интерпретирует их как звуки или, проще говоря, «слышит» звуки.

Тугоухость – стойкое снижение остроты слуха, затрудняющее восприятие речи. Тугоухость может быть приобретенной или врожденной, а также острой, подострой и хронической.

Различают кондуктивную тугоухость, когда нарушается процесс звукопроведения (обычно наблюдается при патологии наружного и/или среднего уха), сенсоневральную (или нейросенсорную) тугоухость – нарушение звуковосприятия (как правило, патология внутреннего уха) и смешанную (сочетание поражения звукопроводящего и звуковоспринимающего отделов слухового анализатора). Уровень снижения слуха – от незначительной тугоухости до глухоты – зависит от силы патогенного фактора и времени его воздействия.

Причины кондуктивной тугоухости:

1. Инородные тела наружного слухового прохода, в том числе серные пробки.

2. Заболевания полости носа и носоглотки (аденоиды, острый и хронический ринит, острый и хронический синусит, полипоз носа, искривление перегородки носа). Эти заболевания нарушают функцию слуховой трубы, вследствие чего нарушается звукопроведение.

3. Заболевания наружного слухового прохода, барабанной полости и слуховой трубы (фурункул или диффузный наружный отит, острый или хронический средний отит, хронический экссудативный и адгезивный средний отит, туботит, отосклероз, новообразования).

5. Аномалии развития наружного и среднего уха.

Причины сенсоневральной тугоухости:

1. Наследственные синдромальные заболевания, сопровождающиеся поражением слухового анализатора

2. Инфекционные заболевания, в результате которых снижение слуха наступает или на фоне заболевания, или вскоре после него (острые вирусные инфекции, грипп, менингит, клещевой энцефалит, эпидемический паротит, скарлатина, корь, дифтерия, краснуха, инфекционный гепатит, сифилис, цитомегаловирус, токсоплазмоз, лепра).

3. Аллергические заболевания и состояния.

4. Соматические заболевания (сахарный диабет, гипертоническая болезнь, болезни почек, сосудов, крови).

5. Акустическая травма и баротравма.

7. Новообразования полости черепа.

8. Интоксикации ототоксичными веществами. Наиболее часто интоксикации вызваны побочным эффектом лекарственных препаратов (стрептомицин, мономицин, неомицин, гентамицин, канамицин, амикацин, эритромицин, азитромицин, фуросемид, лазикс, индометацин, препараты брома, сульфат магния, осарсол, стоварсол, хинин).

9. Психогенные факторы.

10. Ятрогенные факторы.

11. Идиопатическая тугоухость, когда заболевание развивается внезапно, без видимой причины. Смешанный вид тугоухости, как правило, сочетает в себе нарушение как процессов звукопроведения, так и звуковосприятия.

Симптомами тугоухости могут быть: шум в ушах, частое переспрашивание собеседника, вследствие снижения разборчивости речи, прикладывание телефона к определенному уху, ухудшение восприятия звуков высокой частоты (детские и женские голоса, пение птиц и т.п.), увеличение громкости звука телевизора или радио.

Слуховой аппарат человека

Уровни интенсивности некоторых звуков

Характер звука L, дБА

Нижний порог слышимости 0

Нормальное дыхание, сердечные тоны, слышимые в фонендо- 10–15

Разговор шепотом. Тиканье наручных часов 20–25

Перелистывание страниц газеты 35–40

Разговор нормальным голосом 50–60

Шум в салоне легкового автомобиля при скорости 50 км/ч 60–65

Громкий разговор 65–70

Шум в большой аудитории во время перерыва, внутри вагона 70–75

Речь лектора в большой аудитории на расстоянии 1 м. Зво- 80–85

нок телефона (1 м)

Шум внутри вагона метро, от тяжелого дизельного грузовика 85–90

на расстоянии 7 м от него

Мопед на расстоянии 5 м от него 95–100

Шум от авиамотора на расстоянии 10 м от него 105–110

Сильные раскаты грома 115–120

Болевой порог 130

Реактивный самолет при взлете на расстоянии 25 м от него 140

Орган слуха человека представляет собой сложную систему, элементы которой представлены на рис.

Рис. Строение слухового аппарата (а) и элементы органа слуха (б): 1 – ушная раковина, 2 – наружный слуховой проход, 3 – барабанная перепонка, 4 – молоточек, 5 – наковальня, 6 – стремечко, 7 – овальное окно, 8 – вестибулярная лестница, 9 – круглое окно. 10 – барабанная лестница, 11 – улитковый канал, 12 – основная (базилярная) мембрана

Наибольшего совершенства в процессе эволюции достигло ухо млекопитающих.

На рисунке приведена принципиальная схема уха человека и млекопитающих, на которой для упрощения отдельные элементы органа слуха изображены без учета их геометрического подобия. Ухо состоит из трех основных частей – наружного, среднего и внутреннего уха. Две первые части служат передаточным устройством для подведения звуковых колебаний к слуховому анализатору, находящемуся во внутреннем ухе. Это передаточное устройство превращает воздушные колебания с большой амплитудой скорости и малым давлением в колебания с малой амплитудой скорости и большим давлением.

Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода 2. Ушная раковина играет роль звукоулавливателя, концентрирующего звуковые волны на слуховом проходе, в результате чего звуковое давление на барабанную перепонку 3 увеличивается по сравнению с давлением во внешнем акустическом поле (у человека примерно в 3 раза). Наружный слуховой проход вместе с ушной раковиной можно сравнить с резонатором типа трубы. Собственная частота его колебаний несколько различна у разных людей и находится в области около 3 кГц. При совпадении частоты падающего звука с собственной частотой колебаний наружного уха (при резонансе) чувствительность уха максимальна.

Среднее ухо представляет собой своеобразный барабан (у человека объем его примерно 0,8 см 3 ), который отделяется от наружного уха барабанной перепонкой толщиной 0,1–0,2 мм и площадью

0,7 см 2 . Барабанная перепонка – это воронкообразная мембрана с неравномерно натянутыми волокнами и вдавленная внутрь среднего уха. Такое ее строение обеспечивает почти полное отсутствие собственных колебаний и их быстрое затухание, что весьма существенно, так как собственные колебания перепонки создавали бы шумовой фон, который мешал бы слышать внешние звуки.

Среднее ухо сообщается с носоглоткой с помощью евстахиевой трубы, позволяющей поддерживать в среднем ухе давление, равное атмосферному, что предохраняет барабанную перепонку от чрезмерных растяжений.

Если бы звуковые волны из наружного уха непосредственно падали на овальное окно внутреннего уха, заполненного жидкостью, перилимфой, то энергия волны, прошедшей через мембрану овального окна 8, составляла бы всего 0,1 % первоначальной ее энергии из-за различия акустических сопротивлений воздуха и жидкости. Элементы среднего уха служат для того, чтобы свести к минимуму потери энергии звука, связанные с его отражением. В среднем ухе находятся три сочлененные между собой слуховые косточки, образующие систему рычагов. В соответствии со своей формой они получили названия молоточка 5, наковальни 6 и стремечка 7. Общая масса слуховых косточек очень мала (у человека 50 мг). Рукоятка молоточка жестко связана с барабанной перепонкой и колеблется вместе с ней. Молоточек шарнирно связан с наковальней, а последняя со стремечком, которое плоским основанием прикреплено к мембране овального окна, отделяющей среднее ухо от внутреннего. Система рычагов создает выигрыш в силе (у человека в 2,5 раза). Кроме того, площадь овального окна в 20–25 раз меньше площади барабанной перепонки. За счет этих двух факторов давление, создаваемое стремечком на перепонку овального окна, в 50–60 раз больше, чем давление звуковой волны на барабанную перепонку. Компенсация изменений давления во внутреннем ухе производится с помощью мембраны круглого окна 9.

Внутреннее ухо представляет собой замкнутую полость в височной части черепа. Эта полость, называемая лабиринтом, имеет сложную форму, заполнена жидкостью – перилимфой и состоит из двух основных частей: улитки, содержащей звуковоспринимающий аппарат, и преддверия с полукружными канальцами, которые относятся к вестибулярному аппарату, обеспечивающему равновесие животного в поле силы тяжести.

Улитка представляет собой спиралеобразный канал в твердой части костной ткани с определенным числом завитков. Для упрощения (рис. а) улитка изображена в выпрямленном виде как цилиндрический канал. Число завитков у человека– 2,5. Улитка распределяется на три канала: вестибулярный 10, барабанный 13 и улиточный 14. Вестибулярный и барабанный каналы сообщаются между собой маленьким отверстием – геликотремой 15 и заполнены жидкостью, перилимфой. Акустическое давление, создаваемое стремечком, передается через мембрану овального окна перилимфе. В ней возникает волна, которая огибает перегородку улитки, доходит до круглого окна, прогибает его и рассеивается через носоглотку в окружающем пространстве.

Основная мембрана 11 состоит из нескольких тысяч волокон, натянутых поперек улитки. Волокна слабо связаны друг с другом и могут колебаться независимо. Когда в перилимфе возникает волна, она создает резонансные колебания волокон основной мембраны. При низких частотах резонируют длинные (до 0,5 мм) слабо натянутые волокна на дальнем конце мембраны, а при высокочастотных звуках – короткие (около 0,04 мм) сильно натянутые волокна на участках мембраны, расположенных ближе к овальному окну (рис. в). Это позволяет выделять из сложного звука тоны различной частоты. Таким образом, основная мембрана напоминает струнную систему рояля с большим количеством струн разной длины, резонирующих на звук, частота которого совпадает с частотой, определяемой длиной струны. Если рядом с роялем произнести сильный короткий звук,- то начинают резонировать струны, собственные частоты которых соответствуют частотам в спектре этого звука. Каждое волокно основной мембраны является своеобразной струной, настроенной на определенный тон, причем резонансная частота каждого из волокон определяется не только его длиной, но и массой эндолимфы, колеблющейся вместе с волокном. Таким образом, с физической точки зрения звуковоспринимающий орган уха представляет собой набор резонаторов. На это впервые обратил внимание в конце прошлого века Гельмгольц, и разработанная им теория слухового восприятия получила название резонансной. В дальнейшем структура и механизм действия внутреннего уха были подробно исследованы Г. Бекеши, который за эти работы в 1961 г. был удостоен Нобелевской премии. Согласно Бекеши, волокна основной мембраны не натянуты, а акустическое давление вызывает изгиб мембраны, причем максимум изгиба приходится на разные точки мембраны в зависимости от частоты звука.

Перегородка улитки состоит из основной мембраны и мембраны Рейснера 12, пространство между которыми заполнено другой жидкостью – эндолимфой (рис. б). Преобразование механических колебаний в электрические сигналы происходит в органе Корти 16, размещенном над верхней частью основной мембраны и содержащем примерно 24 000 волосковых клеток, к которым подходят разветвления слухового нерва. Над органом Корти расположена текториальная мембрана 17. Волоски органа Корти почти пронизывают поверхность этой мембраны. Когда в каком-то участке основной мембраны возникает резонансная деформация, волоски изгибаются, в них возникают механические напряжения, которые ведут к появлению электрического импульса. Закодированные в органе Корти электрические сигналы поступают в центральную нервную систему. Природа этого кода пока неизвестна, и его расшифровкой занимаются акустические лаборатории во многих странах мира, поскольку только расшифровав акустический код, мы сможем понять природу звукового ощущения.

Восприятие звука возможно даже при поврежденной барабанной перепонке и системе среднего уха. Кость хорошо проводит звук, и распространяющаяся в ней звуковая волна может привести в движение основную мембрану. Поэтому если орган Корти не поврежден, то глухие могут, хотя и слабо, слышать громкие звуки, передающиеся во внутреннее ухо через костную систему скелета. Этим явлением пользуются при конструировании слуховых аппаратов, в которых колебания воздуха усиливаются микрофоном и электрическим усилителем и преобразуются в механические колебания слухового устройства (трубки, дужки очков), передающиеся затем внутреннему уху через кости черепа.

Следует отметить, что многие вопросы биофизики уха остаются еще открытыми. Например, неясна с физической точки зрения исключительно высокая чувствительность уха, так как на пороге слышимости смещение барабанной перепонки составляет всего 10 –11 м, что меньше диаметра атома водорода. При столь малых смещениях энергия барабанной перепонки так мала, что непонятно, как она может приводить в движение сравнительно массивный аппарат среднего и внутреннего уха. В связи с этим имеется предположение, что колебания барабанной перепонки служат всего лишь пусковым механизмом, включающим существующие в ухе внутренние, пока еще неизвестные нам источники энергии.

Человеческое ухо как психофизическое устройство поражает своим совершенством. Помимо исключительной чувствительности, оно воспринимает колебания, различающиеся по мощности в 10 13 раз, т. е. от комариного писка до рева реактивного двигателя. Человек в состоянии отличать звук с частотой, например, 1000 Гц от звука с частотой 1001 Гц, определять, какие тоны входят в состав сложного звука. Дирижер оркестра, насчитывающего десятки инструментов, может контролировать звучание каждого инструмента на фоне остальных. Опыты показывают, что человек с нормальным слухом может выделить интересующее его сообщение на фоне семи других, передаваемых одновременно с равной громкостью. Восприятие ультразвука у млекопитающих и птиц – обычное явление (табл. ).

Источники:

http://lorcabinet.ru/lekarstva/pribory/sluhovye-apparaty.html
http://www.dobsluh.ru/info/69-2011-09-25-14-16-51/
http://studopedia.ru/3_94581_sluhovoy-apparat-cheloveka.html