中耳力学研究与耳微创外科技术

李永新　王杰，2　韩德民，2首都医科大学附属北京同仁医院耳鼻咽喉头颈外科耳鼻咽喉头颈科学教育部重点实验室（首都医科大学）（北京00730）2北京市人工听觉工程技术研究中心（北京00730）



中耳力学研究与耳微创外科技术

李永新1王杰1，2韩德民1，2
1首都医科大学附属北京同仁医院耳鼻咽喉头颈外科耳鼻咽喉头颈科学教育部重点实验室（首都医科大学）（北京100730）2北京市人工听觉工程技术研究中心（北京100730）

【摘要】中耳力学研究一直是鼓室成形术的热点。从声学水平认识中耳传声机制是耳显微外科技术提高听力的基础。耳微创外科技术理念引导下的耳显微外科技术结合中耳力学研究理论必将推动鼓室成形技术发展，进而提高鼓室成形后听力效果。

【关键词】中耳力学；耳；微创外科

1 The Foundation for Clinical Distinctive Application，Capital of China（Z161100000516144）；2 The priming scientific research foundation for the senior researcher in Beijing Tongren Hospital，Capital Medical University（2015-YJJ-GGL-015）；3 The Beijing Natural Science Foundation（7142040）

Declaration of interest：The authors report no conflicts of interest.

李永新，男，1966年9月出生，医学博士，主任医师，教授，博士研究生导师，现任首都医科大学附属北京同仁医院耳鼻咽喉头颈外科-耳科主任。2000年-2005年入选北京市科技新星培养计划，2008 年-2010年入选北京市优秀人才培养计划，2009.02-2010.02国家公派美国南加州大学House Ear Insti⁃tute访问学者，2010年入选北京市“十百千”卫生人才工程计划。临床主要开展人工听觉植入手术，较早引入中耳力学的观念开展各种类型的听力重建手术，眩晕外科手术，侧颅底肿瘤等手术；科研领域侧重于人工听觉植入后汉语言语识别率、汉语声调、声源定位等相关研究。主持国家自然科学基金、北京市自然科学基金等多项课题的研究，获得国家科技进步二等奖1项，北京市科技进步二等奖等1项。获得国家实用新型专利3项。发表学术论文60余篇，副主编专著1部，主译专著1部。现任《Journal of Otology》等8个核心期刊编委，担任中华医学会耳鼻咽喉头颈外科学分会第十届委员会耳科学组委员，中国医师学会耳鼻咽喉科分会耳科学组副组长，中国中西医结合学会耳鼻咽喉科分会耳聋专家委员会副主任，中国残联人康复协会听力言语康复专业委员会副主任委员，中国医促会耳内科学分会专业委员会常务委员，北京听力协会理事，中国听力医学发展基金会专家委员，中国残联听力残疾儿童康复救助项目专家委员。

中耳炎是一个古老而经久不衰的话题，围绕如何重建受损的鼓膜与听骨链的相关研究一直是热点［1，2］。随着对中耳解剖、生理、病理及中耳传声机制的深入认识，以及麻醉技术、双目显微镜、抗生素、影像学以及耳显微外科相关技术的发展，中耳炎治疗从以往“控制感染、清除病灶、甚至保全患者生命”阶段，经历“力求干耳、避免复发”阶段，逐渐过渡到目前“在去除病变的基础上保存或提高听力”阶段。近年来，生物力学、材料力学、计算力学、显微加工技术等学科的发展，使得采用人工听骨植入替代受损的听骨链从而提高患者听力成为可能。

耳显微外科技术是鼓室成形技术的基础。自50余年前Williams House等引入并规范耳显微外科技术以来，伴、不伴乳突根治的鼓室成形、听骨链重建成为耳科治疗中耳炎常规手术。手术治疗后不干耳率3%-11%［2］，胆脂瘤残留率7.8%-22.1%［3，4］，临床效果基本满意。然而为了提高听力，上述术式同期或二期植入了人工听骨，但是远期听力效果不佳［5］，主要表现为气导与骨导听阈水平差距（气骨导差）大［6，7］：镫骨完整病例，远期气骨导差≤20dB约40%-70%，镫骨缺损病例远期气骨导差≤20dB约20%-55%。除了临床可以识别的瘢痕形成、慢性炎症、鼓耳道角变钝、鼓室腔变窄、鼓室腔气化不良、人工听骨移位等，仍有30%左右病例气骨导差形成机制不明；即使是类似病情，相同手术医生与手术方式和技巧，术后重建结构类似，但是术后气骨导差仍有很大不同，具体原因不明。

鼓膜-听骨链机械连接良好有可能不能反应良好声学传声效果，此类现象也得到国内外学者一致认可。生物力学研究显示，声音经外耳道传递到鼓膜引起鼓膜振动，再经听骨链传递到镫骨，振动传递过程，实际上就是力学振动过程。任何影响鼓膜-听骨链振动传递的因素均将影响听力，中耳传声效果优劣基本是生物力学问题，即中耳力学问题。围绕提高听力，耳外科医生需要关注两个主要问题：外中耳病理变化如何影响声音传递，病变性质、范围与纯音听阈关系如何？如何通过手术去除病变组织，使得重建外中耳具有近似正常结构、相近的声学与力学特性，从而提高听力？术前详细听力学评估可以帮助耳科医生认知中耳传声状态；术中术者可通过轻触听骨链观察其活动度；术后，目前临床主要使用纯音听力检测的气骨导差评估鼓膜-听骨链传声效果，应用颞骨CT评估中耳气化状态及听骨链连接状态，重建鼓膜活动度可使用Valsalva吹张或鼓气耳镜。中耳力学研究结果显示：听阈水平鼓膜振动幅度不足一个氢原子直径大小，而120dB SPL的声音引起的鼓膜振动幅度也不足1微米［8］。更重要的是目前耳科手术显微镜分辨率大于1微米。因此，目前临床上仅能观察到鼓膜-听骨链的机械连接状态，尚无从声学角度观察鼓膜-听骨链实际传声效果的技术，应用耳显微外科技术修复鼓膜-听骨链传声机制的效果也就不恒定。

如何能够从声学水平观测并认识鼓膜-听骨链振动特征，为耳显微外科技术导航？前期研究基础结果显示：开展并推广中耳力学研究理论与技术是促进鼓室成形术从机械连接水平到声学振动水平过度的关键［9，10］。如：应用中耳有限元模型可以分析中耳单个或数个结构改变对中耳传声效果的影响［10，11］；颞骨标本一定程度上可以代替活体鼓膜-听骨链振动测试研究，同时可以观测并分析不同长度人工听骨、不同张力鼓膜对中耳传声的影响［12］；活体鼓膜振动测试研究可观察不同鼓膜-听骨链连接状态下鼓膜脐部振动特征，为分析鼓室成形术后不明原因气骨导差提供依据［13］。

上述中耳力学研究理论需要结合微创外科操作才能达到提高听力效果。耳微创外科技术是传统耳显微外科技术的微创化，是外科治疗疾病理论认识的升华［14］。微创外科理念包括围手术期各种处理尽量减少手术创伤、减轻应激反应、改善创伤愈合等［15］。随着对中耳显微结构认识以及中耳传声机制认识不断深入，微创理念就一直伴随耳显微外科技术的发展，保存或重建中耳传声结构是耳微创手术的基本原则。传统耳显微外科技术在显微镜下操作，为了清除病灶需要充分暴露甚至达到直视病灶要求。例如，某些情况下为了清理后鼓室病灶需要去除外耳道后壁，使得外耳道形态改变，进而影响外耳道传声特性，甚至削弱外耳道声学放大能力［16］；术中对锤骨及砧骨过度牵拉可能导致锤砧关节受损影响中耳传声功能［17］；还有某些情况为了彻底清除病灶需要先将砧骨取出，再行听骨链重建。因此，掌握外耳道、鼓膜-听骨链生物力学特性，以及认识暴露病灶可能带来的创伤是实现微创耳显微外科技术的基础。虽然近年耳内镜外科技术及耳用机器人技术得到发展，但尚无法完全取代传统显微镜下双手操作［18，19］。

总之，中耳力学研究从声学角度认识中耳传声机制为鼓室成形术后听力提高提供了理论基础，耳微创外科技术理念引导下的耳显微外科技术结合中耳力学研究理论与技术必将推动鼓室成形技术发展，进而提高鼓室成形后听力效果。

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·耳力学专辑·

Middle Ear Mechanics Studies and Minimally Invasive Ear Surgery

LI Yongxin1，WANG Jie1，2，HAN Demin1，2
1 Department of Otolaryngology Head and Neck Surgery，Key Laboratory of Otolaryngology，Ministry of Education，Capital Medical University，Beijing，100730 2 Beijing Engineering Research Center of Hearing Technology，Beijing 100730 Corresponding author：LI YongxinEmail：entlyx@sina.com

【Abstract】Research of middle ear mechanics is the key in the development of tympanoplasty surgeries.Understanding mechanisms of middle ear acoustic transmission is the basis for hearing improvement via otologic microsurgery techniques.Guided by principles of minimally invasive surgery，the combination of otologic microsurgery technology and middle ear mechanics studies will facilitate the development of tympanoplasty techniques and lead to improvement of post- operative hearing outcomes.

【Keywords】middle ear mechanics；ear；minimal invasive surgery

【中图分类号】R764.2

【文献标识码】A

【文章编号】1672-2922（2016）03-322-3

DOI：10.3969 / j.issn.1672-2922.2016.03.001

基金项目：1首都临床特色应用研究项目（Z161100000516144）；2北京市自然科学基金项目（7142040）；3首都医科大学附属北京同仁院研骨干培育基金资助课题（2015-YJJ-GGL-015）.

作者简介：李永新，博士研究生，主任医师，研究方向：耳科学、耳力学、人工听觉技术

通讯作者：李永新，Eamil：entlyx@sina.com

收稿日期：（2016-04-25）