Lezione I. Corso di Laurea Specialistica E. Anno Accademico Audiologia. Giovanni Ralli. 11 mar 2015

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1 Corso di Laurea Specialistica E Anno Accademico Audiologia Giovanni Ralli Clinica ORL Università La Sapienza di Roma Informazione per gli studenti gralli@libero.it Lezione I 11 mar 2015

2 Orecchio L adattamento dell uomo sul pianeta Terra ha richiesto il perfezionamento di alcune sensibilità specifiche che sono assolte dall orecchio: si tratta della sensibilità del suono e della sensibilità del campo gravitazionale. L orecchio è un sistema complesso che mette in comunicazione l ambiente esterno con il sistema nervoso traducendo in sensazioni nervose forze fisiche quali le onde acustiche e le forze gravitazionali. Per raggiungere questo risultato utilizza una strategia complessa che comporta la codifica delle stimolazioni ambientali in segnali bioelettrici

3 La sensibilità del suono è favorita dalla comunicazione con l ambiente esterno La sensibilità del campo gravitazionale non richiede una comunicazione con l ambiente esterno

4 La terra è attraversata costantemente da una forza fisica rappresentata dalle onde acustiche. L onda acustica è l espressione di una particolare energia che si propaga senza trasferimento di materia.

5 L onda acustica viene prodotta da una sorgente che è in grado di perturbare lo stato di riposo delle molecole. Queste iniziano ad oscillare trasferendo la loro energia alle particelle vicine. Pertanto l onda acustica è si propaga solo in un mezzo elastico sia esso solido, liquido o gassoso. Quindi non può propagarsi nel vuoto.

6 La velocità di propagazione nell aria è di 340 metri al secondo, 1500 metri al secondo nell acqua e di 5000 metri al secondo nei solidi.

7 L'espressione «muro del suono» venne adottata durante la seconda Guerra mondiale quando un certo numero di aerei iniziarono a sperimentare durante le manovre di bombardamento in picchiata gli effetti del volo transonico. Poiché alcuni veicoli si distruggevano in aria come se avessero impattato contro un muro, divenne comune il linguaggio non scientifico di descrivere l avvicinamento alla velocità del suono con il muro del suono.

8 Una perturbazione si trasmette in tutte le direzioni alla velocità del suono. Se la sorgente dei disturbi si muove, i disturbi tenderanno a compattarsi nella direzione del moto. Il corpo può seguire, raggiungere o superare tali disturbi Il bang supersonico è il suono prodotto dall'onda d'urto (o più precisamente dal cono di Mach) generata da un aereo) quando questo si muove, in un fluido, con velocità superiore alla velocità del suono.

9 Quando un aereo vola attraverso uno strato d aria alla velocità di qualche centinaio di chilometri all ora, le molecole non hanno alcuna difficoltà a spostarsi e lasciarlo passare. Se invece un jet supersonico sfreccia attraverso l aria a una velocità confrontabile con quella delle molecole, esse non riescono a spostarsi e si accumulano, compresse, sulla parte frontale del veicolo, che le spinge in avanti. Possiamo pensare alle molecole di aria come a uno sciame di tanti piccoli insetti: se lo attraversiamo in auto a bassa velocità, riusciamo ad attraversarlo, mentre se viaggiamo a velocità sostenuta, molti animaletti si schianteranno sul parabrezza. L aria che si accumula davanti all aereo crea un onda d urto, che è sostanzialmente un rumore; questo si propaga in tutte le direzioni. Da terra noi udiamo un rumore secco e assordante: è il fantomatico bang

10 La frusta è stata probabilmente il primo oggetto prodotto dall'uomo in grado di muoversi più veloce del suono. L'estremità di una frusta rompe la barriera del suono e genera un secco schiocco che è un vero e proprio boom sonico. Il 14 ottobre2012 il paracadutista Felix Baumgartner è stato la prima persona ad abbattere il muro del suono, con il proprio corpo, lanciandosi da un'altezza di m arrivando ad una velocità record di 1,342.8 km/h (833.9 mph - Mach 1.24).

11 Quando le onde acustiche che si propagano nell aria incontrano un mezzo con struttura diversa quale una superficie liquida simile all acqua, circa un millesimo dell energia passa nell acqua mentre 999 millesimi sono riflessi nell aria.

12 L onda acustica è descritta da una sinusoide con creste e gole che rappresentano la compressione e la rarefazione del mezzo Frequenza Intensità

13 Frequenza dell onda acustica il numero delle oscillazioni che l onda acustica compie nell unità di tempo Frequenza = Hz

14 Intensità dell onda acustica La quantità di energia vibratoria emessa da un corpo vibrante Massima escursione trasversale che l oscillazione compie in riferimento ad una linea ipotetica di riposo

15 Il suono: onda acustica che riesce ad evocare la sensazione uditiva -Onde acustiche la cui frequenza sia compresa tra 20 e HZ (INFRASUONI < 20 Hz - ULTRASUONI > Hz ) -Onde acustiche la cui intensità superi la soglia di sensibilità e sia inferiore alla soglia del dolore -Onde acustiche che abbiano una durata minima nell ordine di un centesimo di secondo

16 Parametri fisiologici del suono Altezza Intensità Timbro

17 Altezza (frequenza) L orecchio umano ha la capacità di udire suoni di una grande estensione di frequenza tra i 20 e HZ. L altezza è un carattere soggettivo e pertanto l ascoltatore ordina i suoni secondo una scala che va dal suono acuto a quello medio fino al suono basso Il suono è tanto più acuto quanto più è elevata la sua frequenza

18 Potere di discriminazione delle variazioni di frequenza Il limite minimo discriminabile dell orecchio umano è di 2-3 Hz Ciò equivale a dire che inviando un tono puro di 1000 Hz e variandolo di 1 Hz, l orecchio umano non percepisce alcuna variazione.

19 Potere di discriminazione delle variazioni di frequenza La sensazione di altezza cresce come logaritmo di base 2 della frequenza. L ottava, serie di suoni che sono in rapporto di frequenza di 2 a uno con l ottava precedente, obiettiva bene l accrescimento della sensazione di altezza dell orecchio.

20 Suoni puri : vibrazione monocromatica ossia di un unica frequenza Suoni complessi : diversi suoni puri le cui frequenze sono legate da un rapporto matematico ( 2:1, 3:2 ecc ). Il tono di frequenza più basso prende il nome di fondamentale mentre gli altri toni si chiamano armoniche Rumori : diversi suoni non legate ad un rapporto matematico

21 Intensità L orecchio umano ha la capacità di udire suoni di una grande estensione di potenza compresi tra 1 e miliardi. Valori minimi : apprezza suoni la cui energia sia pari a watt/ cm 2 ( le oscillazioni hanno un ampiezza di pochi angstrom pari al diametro di un atomo ) Valori massimi : apprezza suoni di 1 watt/cm 2

22 La sensazione soggettiva di intensità non discrimina i singoli stimoli se presentati in progressione aritmetica ( 1,2,3,4,5,6 ) ma riesce a discriminarne la differenza solo se lo stimolo successivo viene moltiplicato per il fattore 10 ( 1,10,100,1000,10.000, ,...) Quindi la percezione non aumenta con lo stesso passo dello stimolo che lo produce. Ciò ha portato alla introduzione di una scala diversa da quella fisica ( watt/cm 2 ) che si basa sul suo logaritmo e la cui unità di misura è il decibel (Db)

23 Potere di discriminazione delle variazioni di intensità Per un suono di 1000 Hz l orecchio umano è in grado di discriminare una variazione di intensità di circa 1 db ove si stimoli con intensità di poco superiori alla soglia uditiva. Una variazione inferiore ad 1 decibel non può essere percepita.

24 Il decibel è l unità di misura logaritmica dell ampiezza sonora. Il decibel non è un unità di misura assoluta ma un unità di misura relativa correlata alle caratteristiche della sensibilità dell orecchio umano, in cui lo zero corrisponde al minimo suono che l orecchio umano può percepire. In termini di db il range dell udibile nell uomo è compreso tra 0 e db.

25 In un ambiente giudicato silenzioso il livello di rumorosità è pari a 40 db; La normale voce di conversazione si pone su valori di circa 60 db Un ambiente particolarmente rumoroso quali una fabbrica o una discoteca può raggiungere valori di db. Rumori di tipo esplosivo (armi da fuoco) o prodotti da motori molto potenti ( aerei, razzi, ecc..) possono superare i 120 db

26 La soglia uditiva varia in rapporto alla frequenza La soglia del dolore ( 130 db ) è uguale per tutte le frequenze La soglia del fastidio ( 100 db) è uguale per tutte le frequenze

27 Timbro Il timbro è un carattere che dipende dalla forma delle vibrazioni. Esprime la sensazione di colore di un suono. Il timbro si deve al fatto che il suono non è quasi mai costituito in natura da una vibrazione monocromatica ma da una sovrapposizione di numerose frequenze armoniche.

28 Il nostro orecchio è un buon analizzatore di frequenze : è in grado di distinguere due o più suoni che hanno frequenza diversa e di riconoscere in due suoni con la stessa frequenza il diverso contributo di armoniche

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30 Domande d esame 1.Cos è il decibel? 2.Cos è l onda acustica? 3.Qual è la differenza tra onda sonora e suono? 4.Quali sono i parametri fisiologici del suono? 5.Qual è la velocità di propagazione dell onda acustica nel vuoto?

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32 L orecchio è un organo pari, che si presenta esternamente con il padiglione auricolare e si sviluppa all interno dell osso temporale. Seguendo uno schema classico basato sull origine embriologica si distinguono in successione dall esterno all interno,l orecchio esterno, l orecchio medio e l orecchio interno. Le tre porzioni sono in comunicazione tra loro e ciascuna svolge un ruolo differenziato che risulta utile per la trasformazione degli stimoli acustici e gravitazionali in segnali bioelettrici

33 Orecchio esterno L orecchio esterno è formato dal padiglione auricolare e dal condotto uditivo esterno.

34 Embrione alla IV settimana L orecchio esterno si origina dal I e II arco branchiale Si manifesta come un ispessimento dell ectoderma

35 Il padiglione auricolare deriva da 6 bottoni embrionari che successivamente si fondono Il lobo si forma indipendentemente intorno alla VI settimana

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37 -Padiglione

38 Condotto uditivo esterno

39 Il condotto uditivo esterno si caratterizza per la peculiarità unica nel corpo umano di essere un condotto della lunghezza di circa 2 cm e mezzo a fondo cieco rivestito di epidermide. Questa conformazione è determinante nel favorire la creazione di un microambiente caldo, buio e umido che non favorisce l' integrità del rivestimento epidermico. Su questa base può essere considerato crescita batterica e/o micotica. un sito ideale per la

40 Il rivestimento cutaneo della porzione fibrocartilaginea ha uno spessore medio di circa 1 mm e contiene follicoli piliferi e ghiandole apocrine e sebacee. Porzione fibro-cartilaginea

41 Porzione ossea Il rivestimento cutaneo della porzione interna del CUE (porzione ossea) ha uno spessore di circa 0,2 mm, non contiene annessi

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44 Fenomeno del self cleaning

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46 1926 Model Welch-Allyn otoscopia

47 otomicroscopia

48 videoteleotoscopia

49 Funzione del Padiglione -direzionalità del suono -amplifica alcune frequenze

50 La risonanza di Helmholtz è il fenomeno di risonanza dell'aria in una cavità. Molte persone conoscono tale fenomeno, anche se ne ignorano il nome: quando si soffia delicatamente attraverso il collo di una bottiglia vuota, il suono prodotto è dovuto alla risonanza di Helmholtz

51 Funzione del Condotto -amplifica alcune frequenze

52 DOMANDE D ESAME 1. A quale settimana si forma il padiglione 2. Quali sono le funzioni del padiglione auricolare? 3. Quali sono le funzioni del condotto uditivo esterno? 4. Quali sono le porzioni del condotto uditivo esterno 5. Quali sono i muscoli del padiglione?

53 Orecchio medio Orecchio( interno( Mastoide Orecchio( esterno( Cassa del timpano Tuba -Mastoide -Cassa timpanica -Tuba

54 Osso temporale

55 Il bottone meatale ectodermico si modella a formare un canale in cui si sviluppano follicoli piliferi e ghiandole ceruminose La tuba e l orecchio medio si sviluppano dalla prima tasca faringea di origine endodermica La catena ossiculare si forma da una condensazione del mesenchima adiacente

56 ORECCHIO MEDIO (Contenitore) Mastoide Cassa del timpano Tuba di Eustachio (Contenuto) Martello Incudine Staffa

57 Orecchio Medio MASTOIDE CASSA DEL TIMPANO TUBA DI EUSTACHIO (Contenitore) Epitelio di rivestimento di tipo mucoso. Presenza di gas.

58 EPITELIO DI RIVESTIMENTO È un epitelio di natura endodermica che segue, rivestendo, lo sviluppo e l accrescimento della fissurazione della prima tasca brachiale da cui si origina il lume tubarico, la cassa del timpano e le cavità mastoidee. MEDESIMA ORIGINE EMBRIOLOGICA

59 EPITELIO DI RIVESTIMENTO - Pur presentando la stessa origine endodermica, tende ad assottigliarsi progressivamente procedendo dalla Tuba di Eustachio verso la mastoide. - In prossimità della Tuba di Eustachio e nella Tuba stessa sono presenti cellule colonnari ciliate. - Nella cassa del timpano e nelle cavità mastoidee troviamo cellule piatte simil-epiteliali o cellule cubiche. - Presenta tessuto MALT (tessuto linfoide associato alle mucose) e di un fosfolipide simile al surfattante polmonare sia a livello dell orecchio medio che della Tuba.

60 EPITELIO DI RIVESTIMENTO Le cellule colonnari ciliate presentano un trasporto mucociliare unidirezionale diretto verso l ostio della Tuba di Eustachio. Le cilia sono associate a goblet cells (cellule caliciformi), le quali costituiscono il 20% della popolazione cellulare dell epitelio ed hanno la funzione di secernere muco.

61 EPITELIO DI RIVESTIMENTO Le cilia non battono sincronamente lungo tutto l epitelio, ma si muovono sequenzialmente in onde metacrone che interessano zone successive della mucosa, simulando il movimento di una frusta.

62 EPITELIO DI RIVESTIMENTO La viscoelasticità permette allo strato superficiale di assorbire parte dell energia cinetica sviluppata dalle cilia nello strato sottostante e di utilizzarla nel movimento del muco che ricopre l epitelio ciliato. La viscosità facilita l inglobamento di particelle di diametro superiore a 3 micron, le quali verranno portate insieme col muco verso la glottide e nell esofago. Il muco è impermeabile a ioni e acqua, per questo conserva la composizione dello strato sottostante, mantenendo idratate le cilia e mantenendo i gradienti ionici necessari al funzionamento coordinato di tutto l epitelio ciliato.

63 Orecchio Medio MASTOIDE CASSA DEL TIMPANO TUBA DI EUSTACHIO (Contenitore) Epitelio di rivestimento di tipo mucoso. Presenza di gas.

64 GAS$PRESENTE$NELLE$CAVITA $DELL ORECCHIO$MEDIO$ $ All interno(dell orecchio(medio(è(presente(un(gas(simile(per(composizione( all aria( espirata,( con( un( gradiente( di( temperatura( analogo( a( quello( corporeo(e(un umidità(u:li(a(mantenere(integra(la(mucosa(di(rives:mento( della(cavità(:mpanica.( ( ( Gas Aria Sangue venoso H20 5, CO2 0, O N TOTALE Orecchio medio

65 GAS PRESENTE NELLE CAVITA DELL ORECCHIO MEDIO Il gas viene prodotto per diffusione dalla microcircolazione presente nella mucosa di rivestimento delle cellule mastoidee di O2, CO2 e N2. Il passaggio dei vari gas avviene tramite diffusione secondo gradiente di concentrazione.

66 ( (((((((((((((((((((((((((((((((((((( L equilibrio( pressorio( nelle( cavità( dell orecchio( medio( dipende( da( diversi( meccanismi.( ( A?raverso( la( mucosa( dell apparato( mastoideo( e( della( cavità( :mpanica,( CO2( e( acqua( diffondono( all interno( dell orecchio( medio,( mentre( O( e( N( vengono(assorbi:(nella(microcircolazione.( ( La( Tuba( di( Eustachio( perme?e( una( ulteriore( regolazione( tramite( il( passaggio(di(gas(dal(rinofaringe(nella(cavità(:mpanica(e(viceversa,(in(base( alla(pressione(vigente(all interno(dell orecchio(medio.(

67 ORECCHIO MEDIO (Contenitore) Mastoide Cassa del timpano Tuba di Eustachio

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71 Cassa del timpano Epitimpano Mesotimpano Ipotimpano

72 Membrana timpanica

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76 Funzioni della tuba di Eustachio Assicurare l equilibrio pressorio dell orecchio medio con l esterno

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78 Bartolomeo Eustachio (nato a San Severino Marche verso il 1500, morto in viaggio fra Roma e Fossombrone a fine agosto 1574) Aveva studiato medicina all'archiginnasio di Roma Nel 1549 seguì a Roma il cardinale Giulio della Rovere e qui venne nominato membro del Collegio medico, archiatra pontificio e professore di anatomia umana alla Sapienza. Conservò tali cariche fino alla morte. Fu un celebre anatomista e insieme al Vesalio e al Falloppio, fa tra i massimi riformatori dell'anatomia Fece disegnare da un artista, che qualcuno vuole sia stato lo stesso Tiziano, le tavole anatomiche frutto dei suoi Studi.

79 Si distingue una porzione timpanica, un istmo ed una porzione fibrocartilaginea. T E La porzione fibrocartilaginea è composta da un sistema di sostegno rappresentato schematicamente da una lamina cartilaginea, da una lamina fibrosa e da due fasci muscolari il Tensore e l Elevatore del velo. Il lume della tuba nella porzione timpanica è stabile e sempre pervio mentre nella porzione fibrocartilaginea è virtuale ma in grado di espandersi per brevi momenti.

80 La cartilagine tubarica è una struttura lamellare il cui margine superiore si incurva in avanti e lateralmente a forma di uncino e determina una doccia a concavità inferiore. La cartilagine è sottile a livello della sua inserzione a livello dell istmo ( 1 mm ) sulla superficie mediale dell osso temporale e sulla cavità pterigoidea dello sfenoide e diventa più spessa anteriormente (2mm). Presenta una notevole elasticità poiché è capace di deformarsi sul proprio asse maggiore di quasi 2 mm su una lunghezza di 4.

81 Poiché la contrazione del muscolo tensore è contemporanea a quello dell elevatore, è ipotizzabile un centro di controllo che attiva simultaneamente sia il nervo accessorio ( ramo del vago ) che il mandibolare ( ramo del trigemino ). (ganglio sferoidale - nucleo ambiguo )

82 Dinamica della tuba I fattori che determinano i movimenti di questo segmento della tuba sono rappresentati dalla contrazione dei muscoli elevatore del velo e tensore del velo e dalla elasticità della cartilagine tubarica.

83 Ogni deglutizione ( 600 ogni giorno ) comporta l apertura dell ostio tubarico e dell intero lume tubarico della porzione fibrocartilaginea. Durante questo movimento si determina nel segmento una pressione negativa che contribuisce alla funzione di clearence dall orecchio medio ( clearance miogenica ). Il sistema agisce a livello dell istmo come una pompa ad aspirazione che potenzia l azione dell epitelio ciliato ( attività mucociliate ). Press neg

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85 Funzioni della tuba di Eustachio Clearance Protezione Ventilazione

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87 Domande 1.Quali sono le funzioni fisiologiche della tuba di Eustachio? 2.Quali sono i muscoli della tuba? 3.Quanto è lunga la cartilagine tubarica? 4. Quali sono le porzioni della tuba? 5. Quando è vissuto Bartolomeo Eustachio?

88 DOMANDE D ESAME 1. Quali strutture costituiscono l orecchio medio? 2. Qual è la origine embriologica del tessuto di rivestimento delle cavità dell orecchio medio 3. Come si produce il gas presente nelle cavità dell orecchio medio? 4. Cosa è e come avviene il trasporto mucociliare nella cavità dell orecchio medio? 5. Qual è la composizione del gas presente nelle cavità dell orecchio medio?

89 Orecchio Medio

90 ORECCHIO MEDIO (Contenitore) Mastoide Cassa del timpano Tuba di Eustachio (Contenuto) Martello Incudine Staffa

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92 IL#SISTEMA#TIMPANO#,#OSSICULARE#

93 MARTELLO INCUDINE STAFFA (Contenuto)

94 CATENA OSSICULARE! La catena degli ossicini è capace di vibrare pur essendo collocata! in modo stabile nella cassa del timpano grazie al saldo rapporto! tra la membrana timpanica e il martello, tra la platina della staffa! e il bordo della finestra ovale, e la presenza di legamenti e mesi! tra ossicini e pareti ossee della cavità timpanica.!! La vibrazione degli ossicini è strettamente legata alla vibrazione! della membrana timpanica, ed entrambe cessano con l interruzione dello stimolo sonoro.

95 Gli ossicini sono rivestiti da mucosa in continuità con quella che riveste la cavità timpanica. La mucosa svolge una funzione trofica e garantisce una adeguata vascolarizzazione del tessuto osseo.

96 Il sistema degli ossicini trasferisce la forza che il timpano esercita sul martello alla finestra ovale con un guadagno che è di circa 1.3

97 Il timpano è una sottilissima membrana capace di entrare in vibrazione, se investita dall onda sonora. Grazie alle proprietà di elasticità della membrana e ad un meccanismo di amplificazione, la sensibilità del timpano è straordinaria E sufficiente un livello di Pressione pari 0,2 miliardesimi della pressione atmosferica per attivare la sensazione sonora; a questi livelli di pressione lo spostamento della membrana timpanica è dell'ordine di 10-9 cm (un decimo circa del raggio dell'atomo di idrogeno).

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99 La catena degli ossicini ha lo scopo di trasferire la vibrazione della membrana timpanica alla finestra ovale. Il martello è, con un estremità, a diretto contatto con il timpano; esso è poi incernierato all altra estremità all incudine, la quale, a sua volta, spinge la staffa contro la membrana della finestra ovale.

100 La catena ossiculare si comporta come un trasformatore di pressione trasferendo l energia sonora da un gas a un solido e ad un liquido senza perdite significative. L orecchio medio adempie a queste funzioni mediante due sistemi. 1) Rapporto idraulico o di superficie; 2) Sistema di leve ossiculari.

101 Il sistema di amplificazione per la differenza di superficie può essere rappresentato come un pistone le cui due facce sarebbero la M.T. e la platina della staffa. La superficie della membrana timpanica è in media di circa 65 mm 2 mentre la superficie della staffa misura circa 3,2 mm 2. Il rapporto idraulico tra le due superfici comporterebbe quindi un amplificazione di pressione di circa 20 a 1.

102 Il sistema di leve comprende due rapporti articolari: 1) Articolazione incudo-malleolare. Dovrebbe garantire un guadagno elevato, se si tenesse conto del solo rapporto tra i bracci di leva, rappresentati dal manico del martello e dalla lunga apofisi dell incudine. Produce un guadagno superiore a 2 db, corrispondenti a un rinforzo delle vibrazioni di circa 1,3 volte. 2) L altro rapporto articolare è rappresentato dalla giunzione incudo-stapedale

103 DOMANDE D ESAME 1. Quanti sono gli ossicini alla nascita? 2. Quanti rapporti articolari comprende il sistema di leve della catena ossiculare?