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1、听觉听觉医学概述听觉-听觉医学概述 人类的听觉器官耳结构非常精致、功能十分复杂，听觉是人类社会生活的必要的交流渠道，而且最重要的是听觉使我们感知环境而产生安全感和参与感，无疑听觉对健康而言是非常重要的。近百年来，科学家和医学家经过不懈的努力，已经初步阐明耳传导声波并感知声音信息的生理过程，并且对困扰人类健康的耳病，特别是耳聋的防治做出了极大的贡献。然而，听觉的奥秘还没有完全揭开 ，仍然有不少的耳聋患者不能治愈而康复。由于药物、遗传、感染、疾病、环境噪声污染、意外事故等原因，每年都增加相当数量的听力障碍病人，严重影响到人类健康水平的提高。因此，科学家们十分重视听觉医学的研究，他们在研究中使用各种

2、先进技术，并且取得了许多进展和成果，这些成果都将会造福于听力障碍病人，提高他们的生活质量。听觉医学概述 听觉医学是一门研究生理、病理状态下听觉功能及听力障碍康复的科学。听觉医学是第二次世界大战后才发展起来的一门年轻学科，最初源于听力检测技术，属耳科学范畴，其基础是耳的解剖和生理以及有关的声学知识，以后随着电声和数字信号处理及芯片等技术的发展以及对基础医学认识的不断提高而发展，逐渐成为一门独立的学科。听觉医学涉及多门学科，包括耳科学、神经科学、生理学、病理学、心理学及教育学等，是一门新兴的边缘学科。 现代科学技术的进步，极大地促进了医学科学的发展。21世纪的医学发展趋势是分子生物学、医学信息学、

3、基因工程、微创技术及预防医学的发展。听觉医学由于其自身的特点，决定了其与高科技含量的成果紧密结合的必要。我们相信听觉医学将有更大的发展，并为人类健康做出更大的贡献。听觉医学发展简史-1在医学科学史中，有许多杰出科学家为听觉医学和耳科学的发展做出了不朽贡献，他们从耳的解剖到生理、从耳科学各种检查技术的发明到耳科疾病治疗手段的创新，给我们留下了深刻的回忆。 早在文艺复兴时期，近代解剖学创始人维萨里（Andreas Vesalius，15141564）在1543年发表了划时代的著作人体的构造（De corporis humani fabrica）。 维萨里对卵圆窗、蜗窗、鼓 岬、前庭、半规管和咽鼓管

4、进行了简单描述，有学者认为是他命名了锤骨、砧骨和橙骨。尽管他对耳科学解剖方面的贡献比不上对大体解剖的影响，但他仍被认为是最早的耳科解剖学家。 与维萨里同时代的欧斯塔修（Bartolomeo Eustachi，1513-1574）是意大利罗马解剖学家，著有解剖学记录（1714年出版），书中正确描述了听骨、内耳蜗轴及咽鼓管（Eustachian管）。 意大利文艺复兴时期百科全书式的学者吉罗拉莫卡尔达诺（Girolamo Cardano，15011576）于1550年发现将震动的音叉置于门齿上即可感觉到声音，表面声音可通过骨质传到内耳感觉装置，即骨导现象。 安东尼奥斯卡帕（Antonio Scarp

5、a，17521832）出生于意大利特雷维索省（Treviso）。除了Scarpa神经节（前庭神经节）是 斯卡帕最早发现外，其实最早描述膜迷路和内淋巴、最早准确描绘耳蜗前庭神经终末支分布的人也是斯卡帕。1772年 斯卡帕发表了他的第一篇论文耳的圆窗结构，或第二鼓膜的解剖学观察。1774年， 斯卡帕开始研究神经系统，1774年发表了关于神经节和神经丛研究的论文，这是 斯卡帕最重要的工作。其它以斯卡帕命名的名词还有：Scarpas fluid（内淋巴）、Scarpas foramen（鼻腭神经孔）、 Scarpas hiatus（蜗孔）、Scarpas membrane（圆窗膜、第二鼓膜）、Scar

6、pa s nerve（鼻腭神经）等。听觉医学发展简史-2耳蜗螺旋管的发现者是Friedrich Christof Rosethal（17801829）。Rosethal因为发现了耳蜗里的骨性蜗轴的正确结构而被誉赞。有趣的是，在Scarpa关于螺旋器的详细描述中，没有提及螺旋管，仅暗指耳蜗两个骨性部分之间有一空间位置。经过大量亲自解剖之后，Rosethal发现他自己观察到的与Scarpa描述的不一致。这个伴随鼓阶绕着蜗轴旋转的螺旋型的管被称为Rosethal管，里边有耳蜗螺旋神经节。 阿方索柯替（Alfonso Corti, 18221876）,意大利人。1850 年初到达德国维尔茨堡，在克利克

7、（Kolliker，瑞士解剖学家、组织学家和动物学家）的指导下研修内耳解剖与组织学。柯替在一篇著名的论文中描述了下列以他的名字命名的结构：螺旋器（柯替器）、柱细胞（pillar of Corti）、柯替隧道（tunnel of Corti）、外毛细胞、盖膜（Cortis membrane）和基底膜。 耳蜗管前庭壁的发现者：恩斯特莱斯内尔（Ernst Reissner,18241878）。在Corti发表关于螺旋器论文的同一年，莱斯内尔在膜迷路工作原理的阐述上取得了巨大进步。为了准备医学学位论文，莱斯内尔选择鸡、奶牛、猪和人的胚胎进行迷路研究。他在1851年发表的论文里，第一次揭示了内淋巴膜迷路

8、是一个封闭的系统，它漂浮于外淋巴中的方式与脑和脊髓漂浮于脑脊液中的方式相同。他描述了迷路中的前庭膜，后来被命名为Reissner膜。听觉医学发展简史-3 奥托弗里德里希代特（Otto Friedrich Deiters，18341863）出生于波恩，1856年获医学学位, 此后，代特曾在柏林与著名的病理学家魏尔啸（Virchow）一同工作，侧重于耳和神经系统的研究。1860年，代特描述了内毛细胞和现在以他的名字命名的支持细胞，即Deiters细胞。 维克托亨森（Viktor Hensen，18351924）出生于德国 石勒苏益格（Schleswig）。18541856年， 亨森曾在维尔茨堡(W

9、usburg)师从于Kolliker和Virchow。1863 年，亨森描述了现在以他的名字命名的Hensen细胞和盖膜上的Hensen纹。Hensen纹是盖膜上突起的三角形亚结构，覆盖在内毛细胞上。 弗里德里希马修克劳迪厄斯（Friedrich Matthew Claudius，18221869）出生于德国吕贝克(Lubeck)。1856年， 克劳迪厄斯描述了现在以他的名字命名的细胞（Claudius细胞） ，该细胞位于螺旋器上Hensen细胞的外侧。听觉医学发展简史-4 Arthur Boettcher（18311889）出生于德国Bauske，曾在法国和奥地利求学，研究人类迷路的解剖。1

10、856年，25岁的Boettcher描述了现在以他的名字命名的细胞（Boettcher细胞），此外，以Boettcher命名的结构还有Boettcher神经（位于内听道内的耳蜗神经）和Boettcher管（连接球囊和椭圆囊的小管）。 Jean-Pierre Nuel（18471920）出生于卢森堡的Tetange。他的知名是对耳科学的贡献，特别是对内耳解剖的研究。1872年，Nuel描述了现在以他的名字命名的解剖结构Nuel间隙。 Hermann von Helmholtz（18211894）出生于波茨坦。他的研究领域是神经生理学、视觉及听觉生理学，在这两个领域取得了杰出的成就。他在生理声学最

11、重要的著作是音乐理论的生理基础音调的感觉(On the Sensations of Tone As a Physiological Basis for the Theory of Music)。在这本书里，他把耳解剖、耳生理、物理、数学、听觉心理融为一体，用认识论的方法分析感觉、神经传导、音乐理论与外部世界之间的联系，进一步扩展了内耳共鸣的假说。Helmholtz用音叉、汽笛、重弦、玻璃瓶样共鸣腔等进行试验，将Corti描述的内耳解剖与音调和共振结合起来，提出了类似于钢琴弦共鸣的共振理论。Helmholtz认为，耳的不同部位因不同的音调而振动，内耳的基底膜接受到感觉后，再把感觉传导到听神经纤维

12、。由于对耳蜗解剖的误解，他错误地认为Corti柱或基底膜上的纤维对各种音调的声音起反应。现在我们知道对音调起作用的应该是毛细胞。虽然他的共振理论不完全正确，但是为内耳音调识别的“定位理论”打下了基础。听觉医学发展简史-5 乔治冯贝克西（Georg von Bksy，18991972），匈牙利裔美国物理学家。1899年6月3日生于匈牙利的布达佩斯；1972年6月13日卒于夏威夷。贝克西是一个外交官的儿子。他曾在瑞士伯尔尼大学学习，1920年毕业，随后入布达佩斯大学继续深造，1923年获得博士学位。以后，贝克西几乎用了四分之一世纪的时间从事匈牙利电话系统的声学研究工作。同时他又在布达佩斯大学担任教

13、学工作。贝克西的工作未曾受到第二次世界大战的干扰。战后，苏联军队占领了这个国家，贝克西便于1946年来到瑞典，1947年来到美国，后一直在哈佛大学工作。他设计了一台用于测量听觉功能的听力计。同时，还提出了有关听觉的理论，从而替代了首先由黑尔姆霍兹提出的理论。 为了了解他的学说，我们首先要解释一下声音的传递。声波由外耳道空气传至鼓膜，并通过鼓膜的振动传递给中耳的三块听小骨：锤骨、砧骨和镫骨。通过它们将振动送到内耳中。内耳的耳蜗是主要的听觉器官，由前庭阶、鼓阶和位于中间的蜗管组成，是一封闭小室，当前庭阶起点处的卵圆窗内移时，鼓阶末端的圆窗（蜗窗）就向外凸出，声音的压力波就这样穿过内耳液，使位于蜗管

14、的基底膜产生位移。基底膜由两万四千多根并行的纤维构成，这些纤维顺着耳蜗的纵向渐渐展宽。而耳蜗可以对声音的频率进行初步分析，耳蜗底部感受高音调，顶部感受低音调，中等音调的感受则与耳蜗中部有关。 关于听觉器官如何对声音进行分析的问题，有许多假说，而以位置学说受到多数人的赞同。位置学说的基本观点认为：不同音调引起耳蜗基底膜不同部分的振动，音频分析首先决定于基底膜的振动位置。位置学说中又以共振学说（resonance theory）提出最早和流行最为广泛。黑尔姆霍兹（H. von Helmholtz）于1867年首次提出共振学说，他把耳蜗基底膜视为对不同频率声波的共振元件。这些元件选择性地对一定频率的

15、声波发生共振。近蜗底的横纤维短，与高频音共振；近蜗顶的横纤维长，与低频音共振。声音是由各种频率的基本振动混合而成的，每个声音激励起基底膜某些纤维的同时振动。哪一部分基底膜共振，哪里的毛细胞就兴奋，声音就由此转为神经冲动，经听神经传入中枢，引起音调的感觉。根据共振学说，每秒1620000次的声波就认为是由基底膜上大约24000条横纤维分别予以共振而得到初步分析。共振学说在实验及临床上也得到证明，如蜗底受伤，则高音感受发生障碍；蜗顶受损，则低音感受消失。 至20世纪40年代，横纤维的共振现象因一些实验事实而受到怀疑。贝克西1951年对刚死的人的尸体的耳蜗进行了直接观察，未发现基底膜的横向纤维有足够

16、产生共振的张力。因此认为，将基底膜的横向纤维视为共振元件是不正确的。他采用人工方法代替镫骨以不同频率振动卵圆窗时，有一大段基底膜以行波的方式随之振动。振动从蜗底开始，逐渐向蜗顶推进，其幅度也随之逐渐加大，直到基底膜的某一部位，振幅达到最大值时，振动即停止前进而逐渐消失。就像人在抖动一条绸带时，有行波沿绸带向远端传播一样。对不同频率的声波刺激，基底膜最大振幅所在部位也不同。声波频率越低，最大振幅所在部位越靠近蜗顶；声波频率越高，其最大振幅所在部位越靠近蜗底镫骨底板。因此认为频率的分析决定于基底膜行波的最大振幅所在部位，这就是听觉的行波学说（traveling wave theory）。行波学说为

17、位置学说的一个流派，也可说是共振学说的发展，目前已为大多数学者所公认。鉴于这个结果，1961年，贝克西因“发现了耳蜗内部刺激的物理机制”而荣获诺贝尔医学和生理学奖。成为在这个学科范畴中第一个获得诺贝尔奖金的物理学家。他的研究生涯可以用诺贝尔奖评语加以概括：“毫无疑问，如果没有贝克西，我们就不可能对听觉刺激和物理机制有如此清楚的了解。”贝多芬耳聋之谜-1 我们都非常熟悉世界著名作曲家贝多芬（Ludwig van Beethoven，17701827）和他的不朽的作品，但让我们更惊讶的是，他的最伟大的作品第九交响曲竟是他耳朵全聋后的杰作。耳聋者能作音乐，已是奇迹，更何况所作的又是世间最伟大的作品！

18、 贝多芬的耳病起于1798年他28岁的时候，直到57岁（1827年）逝世，其间二十余年全是耳聋为祟的时期。然而他大部分的作品却在这时期产生。到了后来全聋期，他仍是坚持作曲，终于作出了最伟大的第九交响曲而搁笔。临终的时候，他口中还这样叹到：“唉！我只写了几个音符！”。 贝多芬何以会耳聋的呢？根据病历，许多医学专家认为贝多芬是先天梅毒病人。由于梅毒的慢性进行性损害使他的听力丧失。也有医生认为贝多芬的耳聋是某种结核病引起的，还有人认为是由Paget病或Whipple病所致。这位音乐家一生贫病交加，得过天花、伤寒、水痘、营养失调、肝损伤等疾病，这众多因素也能促使听力衰退，但真相如何，目前已难以澄清。

19、根据早年贝多芬写给朋友Wegeler医生的书信分析，贝多芬早期的听力损失以高频为主，并伴有重振和严重的耳鸣，耳聋的性质可能是传导性的。后来他的健康每况愈下，晚期还患有进行性黄疸，呕吐，腹泻和持续水肿。1827年3月26日这位伟大的音乐家在维也纳去世，死因为现今的肝肾综合征。当时Johann Wagner和Rokitansky两位医生一起对贝多芬做了尸检。贝多芬的耳廓很大，外形不规则，耳甲宽阔。外耳道盖满鳞片，鼓膜被鳞片覆盖。颞骨岩部，尤其是耳蜗周围血管丰富，乳突很大，内衬含血管的膜性组织。位听神经皱缩并有脱髓鞘改变。许多耳科专家赞同贝多芬的耳聋属于耳蜗型耳硬化症，这可以解释其进行性混合性高频听

20、力减退伴有重振，音语辨别率减低和耳鸣，发病年龄亦与该病相符。然而在尸检中未发现镫骨底板固定。贝多芬耳聋之谜-2 因为耳病，贝多芬渐渐失去了听觉，可以想象他的悲痛和绝望，他曾经想到自杀，甚至连遗嘱都写好了。但是，经过无数次激烈的思想斗争之后，贝多芬挺过来了，决心坚强地活下去，把自己的音乐才华献给人类。于是，贝多芬以顽强的毅力同耳聋做斗争，勇敢地向命运挑战。据说，他请机械师为他特制了一个助听器来帮助作曲。开始，他戴上助听器，还可以听到一些微弱的声音，但是后来渐渐感到助听器也不管用了。他又请人为他特制了一支小木棒，创作时，他将这支小棒的一端插在钢琴共鸣箱里，另一端咬在牙齿中间，利用小木棒的震动，来察

21、觉音调，帮助作曲，就这样，一直坚持到他去世。 I shall seize Fate by the throat; it shall certainly not bend and crush me completely.（我要扼住命运的咽喉,它将无法使我完全屈服）- Ludwig van Beethoven, letter to F G Wegeler, 1801 两耳失聪的贝多芬为什么还能创作出伟大的作品呢？这就与内心听觉有关了。音乐的内心听觉是一种心理现象，它是一种不依赖音响，仅凭记忆表象和思维而准确地构成内心音乐意象的能力，或者说是音乐的各种音响以听觉表象的形式在人脑中的想象与再现，它与人

22、的过去感知音乐的经验积累、对音乐感性体验的质量以及人的音乐审美情感都有着直接、内在的联系，是人在音乐实践活动中逐步培养建立起来的。内心音乐听觉发展水平的高低，直接影响着音乐创作、音乐表演及音乐欣赏等音乐实践活动的质量以及创作灵感的产生。在贝多芬这样杰出的作曲家脑海里，早已积累了各式各样的音乐音响，并掌握了各种音乐表现手段。他“显然是利用了过去所积累的丰富材料和敏慧的听觉经验的高度修养，以及强有力的音乐想象力和深刻的音乐逻辑手段。”他的耳聋“迫使他利用了听觉表象的综合及纯理智的，非感性的发展。”音乐家在过去经验积累的基础上，可以完成对音乐作品的构思，只有丰富的音响想象，娴熟的创作技巧，并把炽热的

23、激情全部倾注在乐谱上，才能创作出不朽的音乐作品，这正是由于他们早已具备了非凡的内心音乐听觉能力的缘故。贝多芬在失聪后以顽强的毅力创作了第九交响曲，并在首演时，亲自指挥交响乐团进行了演奏。被称为捷克新音乐之父的斯美塔那也是两耳全聋后创作了交响诗我的祖国。他们所创作的不朽的名作，正是音乐内心听觉重要作用的佐证。听觉医学研究方法形态学方法-1 为了观察、分析生物体感觉器官的生理和病理现象，必须首先了解这些器官的形态与结构。我们知道机体最基本的结构和功能单位是细胞(cell)，细胞数量众多、形态多样，并具有各自的结构特征、代谢特点及功能活动。同类的细胞及其产生的细胞间质共同组成组织(tissue)，在

24、人体，有4种基本组织，即上皮组织、结缔组织、肌组织和神经组织，这些组织按一定规律组合成器官(organ)。器官具有一定的形态结构，执行特定的生理功能，如作为听觉器官的耳和作为视觉器官的眼，等等。 随着现代科学技术的发展，科学家们发明了各种方法和相应的精密仪器用来研究、分析、检测生物体各器官的构造和功能。在听觉医学研究中，科学家可以根据目的的不同选择不同的方法来研究听觉器官，并进而了解其生理功能。下面，我们将从三个方面简要介绍听觉医学的研究方法。听觉医学研究方法形态学方法-2 现代的影像技术已经非常先进，借助计算机断层扫描(computed tomography，CT)或磁共振成像(magnet

25、ic resonance imaging，MRI)来研究颞骨以及耳的解剖也是一个有效方法。CT在显示骨性结构方面见长，而MRI长于显示软组织。使用这些影像技术对标本或活体扫描后，可以获得连续的断面图像，研究者再对这些图像进行分析、测量等工作。但是目前临床上用于诊断目的的影像技术在显示微细结构（如毫米级以下的结构）的能力还很有限。现在有一种只用于研究目的的显微CT（MicroCT）可以扫描小标本快或小动物，它可以清楚地显示毫米级以下甚至数微米级的结构，这是研究者的一个好帮手。听觉医学研究方法形态学方法-3 但是，通过解剖或显微解剖的方法仍然不能观察组织细胞的微细结构特征，必须借助各种光学显微镜（

26、简称光镜）观察组织切片才能达到这个目的，这是医学研究的基本技术之一。通常用的光学显微镜可放大1500倍左右，分辨率为0.2m。而组织切片的制作工艺比较复杂，例如常用的石蜡包埋切片的方法是，先取出要研究的小组织快，用甲醛等溶液进行固定处理，再用乙醇脱水、二甲苯透明，之后用石蜡包埋组织块，使用切片机将组织块切成数微米的薄片，将这些切片贴在玻璃片（即载玻片）上，在用二甲苯脱蜡之后，对切片进行染色，常用的染色方法是苏木精和伊红染色，简称HE染色。苏木精为碱性染料，能将细胞核染成蓝色；伊红为酸性染料，常将细胞质染成淡红色。染色后进行封片就可以用显微镜观察组织细胞的结构了。听觉医学研究方法形态学方法-4

27、电子显微镜（简称电镜）的发明和使用，使人类探索生命奥秘的步伐大大加快了。电子显微镜的分辨率为0.2nm注意：1mm(毫米)=1000m(微米)，1m=1000nm(纳米)，比光镜高1000倍，可放大几万倍到几十万倍，通过它，人们可以观察到细胞内更微细的结构，这些在电镜下所见的结构称为超微结构(ultrastructure)。电镜又分为透射电镜和扫描电镜。 透射电镜（transmission electron microscope,TEM）是由电子发射器发射的电子束穿透样品，经过磁场的聚合放大后，在荧光屏上显像。一般要对样品的超薄切片（切片厚5080nm）进行电子染色，如用重金属盐铅、铀等进行电

28、子染色，以增加物像的反差而提高结构的清晰度。扫描电镜（scanning electron microscope,SEM）是研究细胞或器官表面立体微细结构的电子仪器。由电子发射器发射一束细电子束，在样品表面一点一点移动，扫描整个样品表面，产生代表样品形貌的电子信号，经过放大在荧光屏上成像，图像清晰而富有立体感。 其它还有诸如荧光显微镜、倒置相差显微镜、激光共聚焦显微镜等仪器用于研究组织细胞的微细结构及其功能活动。 听觉医学研究方法形态学方法-5组织化学和细胞化学技术：组织和细胞由各种化学成分组成，不同的组织和细胞会有不同的化学组成。组织化学和细胞化学技术就是应用化学反应和物理反应原理检测组织和细

29、胞内某种化学成分并进行定位定量及相关功能研究的一种实验技术。如糖类、脂类、酶、核酸等可与试剂发生化学、物理反应，形成有色的终末产物，然后可以在显微镜下观察分析。听觉医学研究方法形态学方法-6 组织与细胞培养技术(tissue and cell culture)：是将离体的细胞、组织甚至器官，放置在合适的培养液中，在无菌和适当的温度下进行培养，使之生存和生长的一种技术。组织培养可用于研究各种理化因子（温度、药物、毒物等）对活细胞的直接影响，并能随时在显微镜下观察、摄影记录。还可以与其它技术方法结合，研究某种因素对细胞增殖、分化、代谢、运动、吞噬、分泌等的影响，也可以研究细胞癌变和逆转等机制，达到

30、在体实验难以达到的研究目的。 听觉医学研究方法 电生理技术-1 电生理技术(Electrophysiological Techniques)是以多种形式的能量（电、声等）刺激生物体，测量、记录和分析生物体发生的电现象（生物电）和生物体的电特性的技术，是医学研究的主要方法之一。 1922年，两位美国科学家厄兰格(J.Erlanger)和盖塞(H.S.Gasser)首先用阴极射线示波器记录神经动作电位，并证明神经纤维越粗，传导冲动的速度越快。这一方法学的进步奠定了现代电生理学的技术基础。他们俩人因此而获得1944 年诺贝尔奖。早期的电生理技术只能记录大量细胞的同步的电活动，以后逐渐向微观和整体两个

31、方面发展。在微观方面，1949年，G.Ling 和 R.W.Gerard 开始用微电极插入细胞内记录其电活动，使电生理技术达到细胞水平。1976年 E. Neher 和B. Sakmann 应用改进的膜片钳技术，可以记录细胞膜上单个离子通道的电流量，为从分子水平阐明神经元活动打下基础，因而获1991 年诺贝尔奖。在整体方面，20世纪60年代起,由于应用了计算机,人们能从人或动物的体表记录到非常微弱的体内深部小群细胞的电活动。这类测量对机体毫无损伤，因此对临床诊断有重要意义。 电生理技术大致包括电生理测量技术、刺激技术和信号的处理和分析技术等方面。听觉医学研究方法 电生理技术-2 电生理测量技术包括生物电测量技术和生物体电特性测量技术。 生物电测量技术。用电极将微弱的生物电引出，经生物电放大器将它放大，再经示波器等显示其波形并记录下来，以便观察、分析和保存。引导生物电的电极分大电极和微电极两类。大电极记录到的是许多细胞（例如一个器官）的电活动综合而成的生物电，例如心电、脑电、肌电等。微电极的尖端直径小于1微米，也可大至几微米（ 玻璃管、金属丝）。用微电极可在细胞水平上对生物电现象进行观测和研究。细胞发生的生物电的能量很低，必须用放大器放大才能观测。大电极用的生物电放大器应该噪声低、漂移小，具有很强的抑制外界和生物体内电干扰的能力。微电极放大