sábado, 27 de julio de 2013

Fisiología del Oído: Oído Medio

NOTA: La fisiología de la trompa faringotimpánica (o Trompa de Eustaquio) no se verá en este capítulo; tendrá una entrada aparte para enfatizar la relación patológica en el OM.
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¿Cómo es la forma en que el oído humano recepciona el sonido y lo transforma en información procesable biológicamente?

  Este proceso, se puede dividir en 2 partes:

a) Conducción, transmisión mecánica del impulso sonoro
b) Percepción, transmisión bioquímica-eléctrica que tiene lugar desde el Oído Interno.

  (Explicaremos los conceptos referidos a la conducción del sonido por vía aérea, hasta su recepción en el oído interno)

  En cuanto a la zona afectada por las patologías inflamatorias del oído medio, provoca fundamentalmente alteraciones en la transmisión del sonido por vía aérea, previa a su recepción en la cóclea.


Aparato de transmisión

  Se encuentra conformado por:

a) OE
b) OM (unidad anatomofuncional del OM)

a.1) Oído Externo: conformado por el pabellón auricular y el CAE.

b.1) Oído Medio (Unidad anatomofuncional del OM)

  El oído medio recibe la energía vibratoria de las ondas sonoras producidas en el aire, que, al penetrar por el CAE, estas ondas posteriormente "chocan" o interactúan con la Membrana Timpánica. El oído medio actúa continuando la transmisión del sonido a través de los huesecillos del OM (como vimos en el capítulo anterior de Anatomía del oído: Oído Medio, son tres: Martillo, Yunque y Estribo), y a través de la ventana oval hacia el oído interno.

  La principal función del OM es operar como mecanismo ajustador de la diferente impedancia acústica que hay entre OM (aire) y el OI (líquido).

  Pero ¿Qué es la impedancia acústica?

  La impedancia acústica se define como la dificultad que opone un medio determinado a la propagación de una onda sonora.

  Otra definición, Tendencia resistir por la masa, rigidez y rozamiento, esa dificultad o cambio de posición, evitar que el cuerpo sea deformado. Es decir, la impedancia acústica, es la resistencia que oponen los cuerpos a la movilidad producto de la onda sonora que entra al oído.

  Aparte de este conecto, hay que tener claro el de admitanciade “Admitir”, “facilitar”, por ende, es la facilidad que un medio demuestra para ser deformado, en este caso, es la facilidad con que las estructuras adyacentes permiten movilidad. 

  La movilidad de la membrana timpánica, se da en relación a la admitancia y a la impedancia.

  La impedancia depende de tres factores:

• Roce
• Masa (o inercia)
• Elasticidad (o rigidez)

  Es por esto, que se concluye que la impedancia acústica del OI es mucho mayor que la del OM.

  Si un sonido llega de un medio aéreo a una superficie líquida, el 99,9% de la energía acústica se refleja, y solo el 0,1% restante se transmite el medio líquido, provocando su movimiento y vibración. Es decir que, la energía acústica reflejada no es capaz de poner en movimiento al medio líquido del OI debido a su alta impedancia. Esta energía acústica perdida, equivale logarítmicamente a 30dB de intensidad, cifra que corresponde a la cantidad de energía acústica necesaria para traspasar la interfase aire-líquido.

  A aquellos elementos orgánicos que actúan como un mecanismo ajustador de las diferentes impedancias del medio aéreo y líquido, emparejando la impedancia entre el aire y el líquido, se le denomina OM. Por lo tanto la función del OM es evitar esta pérdida auditiva, y lograr que esta gran reflexión que se produce al pasar de un medio gaseoso a un líquido sea compensada, de manera que no produzca una pérdida o disminución de la energía o presión sonora.

  Para que esto se logre, existe dos mecanismos, los que utilizan su sistema de transmisión tímpano-osicular y su conformación.
  El primer mecanismo es el más importante, es la captación de la energía sonora que llega a través del CAE, en una gran superficie elástica (MT) la que se conduce por el mecanismo tímpano-osicular y que se concentre en la pequeña superficie de la platina del Estribo.

  El segundo mecanismo es el efecto de palanca que ocurre en el movimiento de la cadena osicular de los huesecillos del OM.

Componentes del oído medio que intervienen en dicha función

i. Membrana timpánica

  De forma cóncava, semeja un cono curvo cuyo corte transversal es el de un cono con una línea curva.

  El cono curvo distorsiona menos, y abarca frecuencias más amplias que el plano, la membrana timpánica se comporta de diferente manera según la frecuencia del sonido que recibe. 

 Hasta 1500 Hz. la MT se desplaza según la presión (intensidad) ejercida sobre su superficie.
 Desde 1500 Hz. la MT vibra como una lámina, delimitando líneas de contorno concéntricos.
 Desde 4000 Hz. en adelante, la MT pierde su rigidez y vibra por segmentos separados según la frecuencia recibidas desde los 4000 Hz.

  Según el modo de vibración de la MT, la podemos dividir en tres zonas:

 Central (o cónica): Aquella en torno al umbo, y que mide de 1,2 a 1,5 mm. de radio.
 Intermedia: Comprendida entre la zona central y periférica, que mide entre 0,7 a 2 mm de ancho.
 Periférica: Está rodeada por el anillo timpánico y posee de 2 a 3 mm. de ancho.

     Los mayores patrones de vibración se dan en los cuadrantes inferiores de la MT (Pars Tensa)  
     La MT concentra la energía por su forma cónica, amplificando en sonido en relación 1:4

Modo de vibración a bajas frecuencias

  Con frecuencias altas, vibra toda la MT, aunque de distinta forma según la zona.

  Durante la vibración, la zona central ejecuta un movimiento en vaivén a modo de pistón, conservando su forma cónica.

  La zona periférica describe un movimiento en bisagra cuya desviación al angularse cumple en su unión con el anillo timpánico.

  La zona intermedia en cambio, se mueve con mayor amplitud que las otras dos y su modo de vibración corresponde a la de una membrana de límites móviles y libres.

  De manera que la excursión más grande se ve a lo largo de la línea que se extiende desde el mango del martillo y aquella que está cerca de la base. (Esta porción concuerda con la zona intermedia). 
  La membrana avanza y retrocede a modo de un pistón y este movimiento afecta a toda su áreas mientras la frecuencia vibratoria baja o mediana (hasta 2400 Hz.).

Modo de vibración a altas frecuencias

  El movimiento de la membrana timpánica es torna segmentario a medida que la frecuencia va en aumento. Estas vibraciones segmentarias de la MT aparecen desde los 3000 Hz. y la complejidad vibratoria aumenta a medida que la frecuencia de eleve aún más.

Acciones de la membrana timpánica

  Tiene dos acciones:

 La fundamental, es transmitir las vibraciones a la ventana oval por medio de la cadena de huesecillos conduciendo el sonido hacia el OI.

 ACCIÓN DE CORTINA. Intercepta la onda sonora de modo que llegue directamente a la ventana redonda, previniendo el EFECTO DE CANCELACIÓN sobre la vibración del líquido del OI.

  De manera mecánica, existen dos grandes mecanismos en el OM para la amplificación del sonido.

Diferencia de áreas entre la membrana timpánica y la ventana oval

  Acá encontramos el primer mecanismo de amplificación del sonido en forma mecánica. La membrana timpánica recoge la energía de un área relativamente grande, para que luego y después de la acción oscilar, esta energía sea entregada a una superficie pequeña, como los es la ventana oval.

  Según Helmholtz, 1868 "La membrana timpánica es 20 veces más grande que la ventana oval". (Otros autores la califican como 21:1, 25:1, etcétera).
  La literatura sobre el área de la MT expresa que la superficie útil de la membrana timpánica es de 55 mmy la de la platina del estribo es de 3,3 mm2,vale decir, que la MT es 17 veces superior a la platina del estribo (17:1). De manera mecánica, esto hace que; la energía captada sobre la MT se refuerce igual número de veces al proyectarse sobre esta superficie mucho menor amplificando el sonido. Sin embargo, las mediciones experimentales demuestran que el aumento de la presión puede ser mayor o menor.

DESCRIPCIÓN MECÁNICA DE AMPLIFICACIÓN:

  El estimulo vibratorio golpea la MT, que es 17 veces mayor que la ventana oval, este estímulo es conducido por la cadena osicular y concentra la energía en la ventana oval de OI generando una amplificación aproximada de 23 dB.


Diferencias de áreas entre la MT y la ventana oval (17:1).
Toda la energía recibida por la MT es acumulada en la pequeña
área de la platina del Estribo, siendo este el 1er sistema de amplificación.




ii. Cadena osicular

  La función de la cadena osicular es recoger las vibraciones proyectadas en la MT y conducirlas hacia la ventana Oval.

  Conforman el segundo mecanismo de amplificación del sonido, con su particular juego de palanca que ocurre con por el movimiento del martillo y el yunque al girar en su eje de rotación siendo levemente más largo el brazo de la palanca del martillo. Los tres huesecillos actúan como un TODO, igual que una palanca de primera clase de dos brazos, logrando aumentar la energía en 1,3 veces, y representando un transformador mecánico de energía sonora.

CARACTERÍSTICAS DEL MODO DE LA FUNCIÓN DEL EFECTO DE PALANCA

• Los tres huesos se encuentran suspendidos por ligamentos.
• Se pueden mover en todos sus planos.
• El Martillo y el Yunque se encuentran unidos, lo que se puede considerar como una sola unidad.
• El Martillo se encuentra inserto en la MT, conformando verdaderamente una sola unidad.
Predomina el movimiento de adentro hacia afuera de la Unidad Martillo-Yunque (siguiendo el eje del mango del martillo y la apófisis larga del yunque).
• El Estribo, al revés, se mueve de afuera hacia adentro (émbolo).

  De manera que las vibraciones de la membrana timpánica son transmitida a los huesecillos, produciendo un movimiento semejante al de un pistón con le Estribo encajado en la ventana oval.

Modo de vibración de los huesecillos

A. CENTRO DE MASA Y EJE DE ROTACIÓN DE LOS HUESECILLOS
  El eje de rotación de la cadena oscicular, coincide con el centro de masa de todo el sistema de conducción del sonido.

B. ARTICULACIÓN INCUDO-MALEOLAR
  Oscila con rigidez a la intensidad de los sonidos ordinarios, y sólo si esta intensidad supera cierto nivel. Emprende un movimiento articular por el cual la amplitud vibratoria del yunque no excede de cierto límite. Se interpreta esto como un mecanismo protector para el Oído Interno.

C. MOVIMIENTO DEL ESTRIBO
  La platina del estribo penetra en la ventana oval de la cóclea (OI), hundiendo su parte anterior según un eje transversal que pasa por su 1/3 superior.
  Este movimiento difiere según la intensidad de los sonidos que sean conducidos:

• Para sonidos de moderada intensidad, el extremo anterior de la platina oscila con una magnitud mayor que la del extremo posterior. Es decir, ocurre un movimiento oscilante en el eje trasverso, cerca del extremo posterior.

• Si la intensidad es muy alta, la platina del estribo cambia su eje de rotación , moviéndose a los largo de su eje longitudinal generándose un Mecanismo Protector del oído, observándose un movimiento oscilante lateral en torno de un eje que corre longitudinalmente a lo largo de la platina. En consecuencia, el líquido coclear sólo circula desde un borde de la platina hacia el otro, de modo  que el líquido se desplaza mucho menos que cuando el modo de vibración se cumple a lo largo del eje vertical. Esta desviación rotacional del eje, también es un mecanismo de protección para el oído interno.



EN RESUMEN DEL EFECTO DE PALANCA:

  Ocurre de manera enfática, en la articulación íncudo-maleolar: el brazo del martillo es mucho más largo, versus el brazo del yunque que es corto (Unidad de Wolf).
  La elevación de la articulación, produce un aumento de fuerza, y una disminución de la velocidad de desplazamiento por temas de protección ya antes mencionados. 

  EL SISTEMA DE PALANCAS (2do MECANISMO DE AMPLIFICACIÓN DEL OM), AMPLIFICA EL SONIDO EN RELACIÓN 1:1,32 (2,5 dB).


CONSIDERAR
  
 Para que exista el fenómeno de la audición debe llegar el estimulo acústico a una mayor intensidad y diferencia de fase a la ventana redonda (ver más abajo en: juego de ventanas).

• Todos estos mecanismo y sus relaciones sumadas generan una amplificación de 60 dB. La ausencia de la membrana timpánica provoca una perdida de 30 dB, si a esto se suma los mecanismos de amplificación (o transmisión) y ausencia de cadena osicular que amplifican 30 dB. más, tenemos una PERDIDA DE CONDUCCIÓN MÁXIMA de 60 dB.

Mecanismo de los músculos timpánicos

  Tenemos al:

• Músculo del martillo, y al
• Músculo del Estribo.

 Ambos músculos se contraen al mismo tiempo formando una unidad defensiva ante los sonidos intensos, entre 80 a 100 dB SPL. principalmente de componentes frecuenciales graves, lo que significa un aumento en la impedancia del OM (es decir, impide que todo este sonido de alta intensidad llegue de manera directa a la cóclea), protegiendo así al OI.

  Este mecanismo produce un arco reflejo (Reflejo Acústico*) que se estimula con el sonido de altas intensidades por fines de protección. Este Reflejo Acústico tiene como propósito proteger a las células receptoras del oído interno frente a sobrecargas que puedan llegar a destruirlas. 

  Este reflejo no es instantáneo, sino que tarda de 40 a 160 ms. en producirse.

*Se verá más adelante de manera completa y funcional.


  Ambos músculos son antagónicos:

• El músculo del estribo, hace salir la platina de la ventana oval.
• El músculo del martillo, tensa a la MT.

  EL ACTUAR ANTAGÓNICAMENTE Y AL MISMO TIEMPO, RIGIDIZAN LA CADENA OSICULAR

Papel de la ventana redonda:

  Su longitud es de aproximadamente 2 mm.. Cierra la rampa timpánica formando un ángulo recto con la ventana oval.

  Es una abertura de descarga que se comunica con el laberinto permitiendo que el líquido contenido se mueva por influencia del estribo.
  La fase de los sonidos que entran por esa ventana, es distinta a los que entran por la ventana oval, ya que estas ventanas se encuentran en planos diferentes.

Respuesta en frecuencia combinada del oído externo y el oído medio

  El conjunto formado por el oído externo y el oído medio forman un sistema cuya respuesta en frecuencia es de tipo pasabajos. En el intervalo cercano a los 4000 Hz. se observa un pequeño efecto de ganancia, debido a las características del conducto auditivo.

 Esta respuesta sólo es válida cuando el sistema se comporta de modo lineal; es decir, cuando la intensidad del sonido no es muy elevada, para evitar que actúe el Reflejo Acústico.

Respuesta en frecuencia combinada del oído externo y el oído medio




  
Curva de transferencia del sonido a través del oído medio

Mecanismo de las Ventanas

  El OI es un espacio lleno de líquido, "abierto" solamente hacia el OM por dos ventanas:

• Ventana oval, tiene un pistón que es la platina del estribo.
 Ventana redonda, membrana elástica (MT secundaria)

  El mecanismo de la ventana oval con la platina del estribo, y la función de la ventana redonda están unidas. Para que la audición sea normal, el sonido tiene que llegar a la ventana oval con mayor intensidad y en distintas fases que a la ventana redonda, ya que siempre que se ejerza una presión en una de ella (ventana oval), ésta presión se transmite por los líquidos perilinfáricos debiendo descomprimirse la otra (ventana redonda), para así permitir el movimiento de los líquidos endococleares.

  Si el OI estuviese bloqueado por completa todas sus comunicaciones (o sea, ambas ventanas y los dos acueductos), no tendría lugar ninguna clase de audición, ya que al no existir movimiento, no podrá propagarse las ondas sonoras a través de las rampas del órgano receptor de Corti.

  El bloqueo de una de las ventanas, lleva por este mecanismo a que la percepción auditiva tenga lugar a través del cráneo por exclusividad de la vía ósea (vibración craneana).

Juego de ventanas

  Para la adecuada transmisión del sonido, debe existir este juego de ventanas, entre las ventanas oval y redonda. 

  La platina del estribo moviliza la perilinfa del vestíbulo, el cual se conecta con la rampa vestibular y esta con la rampa timpánica a través del helicotrema. La rampa timpánica moviliza a la membrana de la ventana redonda (o membrana timpánica secundaria) en sentido inverso de la platina del estribo en la ventana oval.

  A este movimiento de la ventana oval y ventana redonda, se les llama -redundantemente-juego de ventanas.
  Su normal funcionamiento es fundamental para la adecuada transmisión del sonido hacia el oído interno.



  Como ya hemos mencionado, en suma, multiplicando ambos mecanismos dela cadena tímpano-osicular se llega a un factor de aumento de la presión de 18 a 25 veces. el cual expresado logaríticamente, significa una garancia de casi 25 dB.


  Cuando existe ausencia de huesecillos, la onda sonora debe llegar desfasada a las ventanas oval y redonda (juego de ventanas), ya que si llegan al mismo tiempo no se producirá una movimiento de los líquidos del OI, impidiendo la vibración del Órgano de Corti, produciendo una baja de 30 dB.


Representación esquemática de la fisiología del OM junto con la
demostración de la 
diferencia de fases
en el juego de ventanas


¿Cómo relacionar una posible pérdida auditiva a falta de estos mecanismos?

  Ya Sabemos, y podemos decir que:

• Una lesión de la Membrana Timpánica producirá una pérdida de HASTA 30 dB

• SOBRE 30 dB. de pérdida auditiva implica lesión de huesecillos (irrupción a la cadena osicular). 

• Si no existe el mecanismo de juego de ventanas, la pérdida será HASTA 60 dB

• Si la pérdida auditiva es MAYOR A 60dB, implica que existe lesión sensorioneural (es decir, a nivel de oído interno).





 Siguiente tema:
Fisiología de la trompa faringotimpanica: relación patológica del OM

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