Versão Inglês

Ano:  1972  Vol. 38   Ed. 1  - Janeiro - Abril - ()

Seção: Trabalhos Originais

Páginas: 55 a 69

 

FISIOLOGIA DO MECANISMO DE TRANSMISSÃO SONORA

Autor(es): João Tomé Ferreiro*

Resumo:
O autor dá enfase ao estudo de anatomia e de fisiologia (mecânica da audição) das orelhas externa e média. Faz considerações sobre física pura, mecânica, natureza do som, sua freqüência e intensidade. Faz outras considerações acerca da evolução filogenética do transformador da orelha média e externa. Escreve sobre o desenvolvimento da orelha externa e média no embrião humano. Finalmente, analisa os dois fatores mais importantes relacionados com a orelha média e externa: - 1) - O efeito de alavanca da cadeia ossicular e 2) - O efeito hidráulico da membrana timpânica e janela oval. E faz outras considerações em relação à cirurgia das orelhas, e a evolução da cirurgia da orelha -média, no sentido de preservar a cadeia ossicular e restaurar a membrana timpânica.

Preâmbulo

A finalidade deste trabalho é focalizar de maneira mais objetiva o problema da transmissão sonora através das orelhas externa e média. Assunto por demais discutido em inúmeras publicações inclusive nacionais(1, 2), continua sendo objeto de interpretações distorcidas.

Durante o XX Congresso Brasileiro de Otorrinolaringologia (São Paulo, 1971), o Prof. George voN Békésy ministrou um curso sobre "Limiares dos órgãos dos Sentidos". Foi nesta ocasião que sentimos, discutindo entre colegas, especialmente cirurgiões, o problema.

A perfeita compreensão do mecanismo da transmissão sonora é impossível sem fazermos algumas considerações sobre a física pura da orelha externa e média, para, comparando com o que acontece na fisiologia, dar um caráter mais seguro e esquemático ao assunto. Também focalizaremos, embora de modo sucinto, alguns dados filogenéticos e embriológicos. Dados anatômicos poderão ser encontrados em vários trabalhos por nós considerados fundamentais(3, 4, 5, 6). Veremos:

1) - Dados físicos básicos: - de mecânica, de hidrostática e de acústica.
2) - Dados filogenéticos.
3) - Súmula embriológica.

Dados fisícos básicos

a) - de Mecânica:

O QUE É UMA ALAVANCA - alavanca é uma máquina simples que consta de 2 (dois) braços; em um se aplica uma força chamada Potência e no outro é vencida uma força chamada Resistência (fig. 1). Sendo fl. a potência e f2 resistência e a e b respectivamente os braços da potência e da resistência, teremos:



FIG. 1 - A Alavanca serve para multiplicar forças. (in Ferreira, joio Tomé). (21).



Para haver equilíbrio:




A força f2 foi multiplicada por 1,3. Evidentemente 1,3 e 1 são unidades de comprimento, mas o resultado final 1,3 é um número puro (sem dimensão).

Isso mostra que a alavanca é uma máquina simples que multiplica uma força aplicada. Mostraremos mais adiante que é isto exatamente o que acontece com o efeito de alavanca do bloco martelo-bigorna, inclusive nesta razão.

b) - de Hidrostática:

Prensa hidráulica

O QUE É EFEITO HIDRÁULICO - Blaise Pascal (1623-1662) estudou e colocou em base sólida a questão das transmissões de pressões nos líquidos, e como conseqüência, estabeleceu relações fixas e exatas para a chamada prensa hidráulica.



FIG. 2 - Na prensa hidráulica a força é aplicada no êmbolo de área menor. (in Ferreira, João Tomé). (21).



A prensa hidráulica é um aparelho em que se aplica o princípio de Pascal "a pressão exercida em um ponto de um líquido se transmite integralmente a todos os pontos deste líquido". A prensa hidráulica consta de um recipiente contendo líquido no qual se encontrem dois êmbolos de áreas diferentes. Para se obter um efeito hidráulico, a força é exercida na superfície externa do êmbolo de área menor e a pressão exercida é transmitida à superfície interna do êmbolo maior. Mas na orelha média o que acontece é o inverso. A pressão acústica é exercida em um suposto êmbolo maior (face externa da membrana timpânica) e transmitida a um êmbolo menor (face timpânica da janela oval). Analisemos a figura n.° 3.



FIG. 3 - A chamada relação hidráulica é mais propriamente uma relação de áreas. (Original).
M. T. e M. S. é igual a área total da membrana timpânica.
M. T. - Membrana timpânica (área que vibra).
M. S. - Membrana flácida (Shrapnel).
J. O. - Janela oval.



A figura mostra que embora a membrana timpânica tenha uma área de 85 mm2, apenas 55 mm2 vibram. Esta pressão acústica (F1/M. T.) se transmite à janela oval (J. O.) de área igual a 3,2 mm2.

A relação será 55 mm2/3,2 mm2 igual a 17 vezes (aproximadamente}. Isto acontece na orelha média e constitui o fator mais importante nas aplicações cirúrgicas. A análise mais pormenorizada deste conjunto mostra que ele corresponde, em linhas gerais, ao que se -encontra na orelha média, isto é, um conjunto transformador de energia.

Vejamos como se em associar estes conjuntos (fig. n.° 4).



FIG. 4 - A figura representa a associação de uma alavanca e de uma prensa hidráulica e a orelha interna. (veja texto).



Temos a associação da alavanca estudada e da prensa hidráulica. Façamos uma análise geral deste sistema.

Verificamos que a alavanca apresentada serve para multiplicar força, mas o trabalho produzido pela potência é igual ao trabalho produzido pela resistência. Não há produção de trabalho, apenas multiplicação de forças. O ponto 0 (fig. 4) é o ponto de apoio da alavanca. O efeito hidráulico não tem muito a ver com este princípio pois se refere mais a uma transmissão de forças, e aqui cabe aquela observação várias vezes repetida por von Békésy: "O físico é o físico e o fisiológico é o fisiológico". Embora se possa fazer uma superposição de raciocínio, não se pode fazer uma super-simplificação ac, se aplicar este à transmissão sonora pela orelha média. Na fig. 4 a força fl. seria a soma das forças que vão agir na superfície externa da membrana timpânica (ai produzindo realmente uma pressão que pode ser chamada pressão acústica). O cabo do martelo está indicado por M e B, o ramo longo da bigorna. O ponto 0 corresponde àquele eixo que passa pela cabeça do martelo e pelo corpo da bigorna seguindo seu ramo horizontal (fig. 5A, B)(7). O êmbolo de maior área da prensa ai apresentada seria a membrana timpânica (M. T.) onde vai agir a força f2, já multiplicada pelo efeito da alavanca (1,3 ), maior, portanto, que a força fl aplicada. Neste esquema, por conseguinte, esta aparece como o efeito do bloco martelo-bigorna constituído de uma simples alavanca, que, ao ver de von Békésy, é a simples relação do comprimento do cabo do martelo e o comprimento do ramo da bigorna. Considerando-se praticamente incompressível o líquido contido neste vaso, esta pressão real vai-se transmitir a uma superfície menor no outro extremo (para facilidade de raciocínio alongamos a articulação do ramo longo da bigorna com o estribo, a articulação incudo-estapédia) e vamos verificar que aí está colocada a platina do estribo, suportada pelo ligamento anular, na janela oval (J.O.). Evidentemente uma força bem maior que f2, vai agir sobre esta janela oval, visto que sua área é bem menor que a da membrana timpânica (M. T.). Continuando o raciocínio sobre o esquema, (fig. 4), o líquido contido no sistema seguinte, que corresponderia a perilinfa da orelha interna, vai ser pressionado e provocar o abaulamento da janela redonda para dentro da cavidade timpânica e, portanto dentro do nicho desta janela (J. R.), isto porque o líquido perilinfático é praticamente incompressível, como outro líquido qualquer. O conjunto M, O e B representa o bloco martelo-bigorna que transforma a força f1 em f2, maior 1,3 vezes como vimos. Os dois êmbolos representam a membrana timpânica e a janela oval (M. T.) e (J.O.) de áreas respectivamente maior e menor. A parte final do esquema representa a orelha interna com as duas rampas e a janela redonda (J. R.) na outra extremidade.



FIG. 5 - A e B fig. 5 A - Representa os movimentos da membrana timpânica a 2.000 ciclos. A fig. 5 B - representa o eixo de rotação da membrana timpânica e ossículos. (von Békésy (11) ).



c) - de Acústica:

- O som resulta da energia que se propaga em um meio material e sob a forma de ondas. Aparecem duas fases: uma de compressão e outra de rarefação, alternadamente, denominada ciclo. É necessário que este som possa ser ouvido. O corpo que emite o som recebe o nome de fonte-sonora, e é necessário também que esta fonte sonora esteja em contato com o meio material para que o som se propague e se transmita à orelha integra. Do ponto de vista fisiológico, o som pode ser definido como uma vibração sonora que se propaga em um meio material e que impressiona o aparelho auditivo. O estudo dos sons que se formam e se propagam no interior do ouvinte é do domínio da psicologia, enquanto, constituem objeto da acústica aqueles que se formam fora do ouvinte ou observador. Como várias vezes afirmou o Prof. von Békésy, uma coisa é o físico e outra é o psicológico, e nem sempre um se superpõe ao outro. As interpretações simplistas e super-simplificadas dos fenômenos físicos aplicados ao psicológico e ao fisiológico não podem ser aceitas se não se impuser um limite, dentro do qual essas aplicações poderão ser aceitas e aplicadas. Veremos, em outro trabalho, que a fórmula da impedincia acústica (Johansen) aplicada ao mecanismo fisiológico da audição da interpretação parcial a determinados fenômenos e está muito longe de explicar com clareza uma série de outros fenômenos. E as explicações são muitas vezes "forçadas", "aproximadamente exatas" em determinadas áreas bastante restritas da otologia. O som, como um movimento vibratório que é, só é ouvido pelo aparelho auditivo humano se estiver dentro de uma determinada freqüência, que é 10 ciclos por segundo (cps), até 24.000 cps. (16 a 20.000 cps para outros). Ao nível do mar e a cêrca de 20°C, o som se propaga, com velocidades (relação entre o espaço percorrido e o tempo gasto no percurso) diferentes no ar, na água e no sólido. A onda de compressão e rarefação, de que se constitui o som, propaga-se com velocidade de cerca de 344 m por segundo (m/s) no ar. Na água o som se propaga com velocidade de cerca de 1437 m/s, e em determinados sólidos, marfim, por exemplo, ele se propaga a cerca de 3.013 m/s.

- O som complexo se caracteriza por um tom puro fundamental combinado com outros tons que se superpõem a este e que são em geral de intensidades menores. Há sons que para o aparelho de audição humano são inaudíveis e são justamente aqueles cujas freqüências são inferiores aqueles limites, já por nós assinaladas (abaixo de 10 cps), são os infrasons; outros são inaudíveis nas mesmas condições por se apresentarem com freqüências superiores às já assinaladas (24.000 cps) e que são os ultra-sons.
- Quais são as qualidades fisiológicas do som?

Quando se ouve um som, o mesmo poderá ser um som musical, um ruído ou um estampido. O som musical é produzido por vibrações periódicas, ao passo que o ruído é resultante de vibrações não periódicas. Já o estampido é um abalo mecânico isolado" (desenho 1)(22).



DESENHO 1 - Representa graficamente um som musical simples. Um ruido. Um som musical composto e um estampido. (in Johnson, T. N. O. F. (22)).



O som musical simples tem uma representação sinusoidal, mas, sendo composto, pode resultar em uma curva não sinusoidal, não deixando, por isso de ser agradável. Um gráfico de música moderna inclui traçados correspondentes a ruídos, que a maioria acha que não são desagradáveis ao ouvido, pelo contrário, são apreciados pela mocidade, que constitui esta maioria. O grau de apreciação varia de indivíduo para indivíduo.

- O som possui três qualidades que lhe são fundamentais: - a altura, a intensidade e o timbre.

A ALTURA de um som é a qualidade fisiológica que nos permite dizer se um som é grave ou agudo. A freqüência do som é que lhe dá esta característica. Se a freqüência é alta (relativamente, é claro) o som se diz agudo; se a freqüência é baixa, o som se diz grave. Sons da mesma intensidade são chamados uníssonos. Inscrições em tambores girantes são clássicas para se determinar graficamente a freqüência de um som e são conhecidas de todos, constituindo um processo dos mais simples. A altura, portanto, é determinada pela freqüência com que uma fonte sonora emite um som e, por conseguinte, a determina.

A INTENSIDADE de um som é determinada pela potência da vibração transmitida por unidade de área, desde que a superfície seja normal (perpendicular) aos raios sonoros. É medida em watt/cm2 (Sistema C. G. S.). Do ponto de vista psicológico, a intensidade de um som é medida e expressa em decibéis, e os limiares da audição são o zero decibel, inferiormente, e, intensidades variáveis superiormente, dependendo, aí, da freqüência. Para um tom de 1.000 cps., esta intensidade é de cerca de 0,0002 dynes por cm2. No entanto, a sensibilidade auditiva humana é maior para as freqüências de 1.000 a 3.000 cps. É bem menor para freqüências mais altas e consideravelmente menor para as freqüências mais baixas.

O TIMBRE é uma qualidade fisiológica que nos permite distinguir sons complexos de mesma altura e intensidade, mas emitidos por fontes sonoras diferentes. Assim, uma cantora, um piano, um violino emitem sons com a mesma altura e intensidade, mas podemos distinguir as fontes sonoras pelo timbre, pois elas determinam sensações auditivas diferentes quando atingem o nosso aparelho auditivo. Os harmônicos que acompanham a vibração fundamental, quer pelas freqüências quer pelas intensidades, é que determinam o timbre, embora ele não dependa das defasagens entre os sons harmônicos e os fundamentais. O timbre seria o tempero de um mesmo alimento feito por cozinheiros diferentes. É a mais fisiológica das três qualidades do som.

OSCILADOR - Suponhamos uma pequena esfera, de massa desprezível, suspensa por um fio, de massa ambém desprezível, presa a um ponto, situado em sua extremidade superior. Se afastarmos esta pequena esfera, de sua posição de repouso (vertical) e depois a soltarmos, vamos verificar o seguinte:

1) o conjunto realizará um movimento de vaivém em torno do ponto médio em que a esfera estava no repouso. Dizemos, então, que o conjunto está oscilando. E o sistema é chamado oscilador.

2) se desprezarmos as forças externas (atrito no ponto de suspensão, resistência do ar), este sistema continuará oscilando indefinidamente. Este conjunto constitui o que se chama oscilador ideal, não existindo na prática. No oscilador ideal só intervem dois fatores: - a massa do sistema oscilador e uma força. Por condições que veremos adiante (veja tuba auditiva) a cadeia ossicular funcionaria praticamente como um oscilador.

Dados filogenéticos

- Há cerca de 260 milhões de anos o ser vivo, de vida exclusivamente aquática, passou a tatear a sua sobrevivência no meio aéreo. Profundas modificações teriam que aparecer para que houvesse esta adaptação às novas condições. Ao passar para a vida aérea e viver na atmosfera apareceram os pulmões para aproveitar o oxigênio existente no ar. Devido à barreira sonora que existe ao passarem as ondas sonoras (energia sonora) do meio aéreo (atmosfera) para o liquido do aparelho otolítico, este ser não possuía audição, porque este órgão era destinado mais ao equilíbrio do que a função auditiva. Isto pode ser observado em seres inferiores, atualmente, como os crustáceos, os peixes e outros sêres de vida aquática, os quais não possuem orelha média. Houve evolução transformativa das estruturas branquiais destes animais, no sentido do aparecimento da orelha externa e média. O órgão otolítico, que era rudimentar da audição, e o líquido contido no seu interior, inicialmente a água do mar, sofreram modificações posteriores. O ser vivo se encontrava dentro do meio aquoso e ai se produziam os estímulos sonoros, os quais passavam de um :meio aquoso (água do mar) para outro meio aquoso (o líquido do otocisto) através de fina membrana que separava um meio do outro. Mas, ao passar para o meio aéreo (atmosfera), os estímulos sonoros tinham de penetrar num meio líquido (orelha interna). já vimos anteriormente que esta penetração se faz, mas existe uma resistência mesta passagem de um meio a outro e apenas 1 milésimo desta energia é que atravessa esta verdadeira barreira ar-água. Os 999 milésimos da energia se refletiam para o meio aéreo, e este ser vivo, praticamente, nada podia ouvir. Por isso aconteceram estas transformações com o aparecimento do sistema transformador de energia, que é a orelha média, para compensar esta perda enorme de energia (999 milésimos). Para vencer esta resistência desenvolveramse na orelha média dois fatores que analisaremos posteriormente: 1) - O sistema transformador de energia do bloco martelo-bigorna, e 2) - efeito hidráulico da membrana timpânica sobre a janela oval, que irá multiplicar esta energia sonora captada pelo pavilhão em cerca de 22 vezes (11) ou 28,5 decibéis (14).

- É clássica a experiência do mergulhador:



FIG. 6 - O mergulhador ouve bem o tic-tic de duas pedras quando são batidas uma contra a outra, dentro dágua; mas não ouve a voz emitida fora da água. (3).



O mergulhador ouve perfeitamente o tic-tic de duas pedras batidas uma contra a outra dentro da água. Ao contrário, nada, ou praticamente nada, ouve quando um observador emite um som no meio aéreo, fora d'água, mesmo que este som seja emitido com forte intensidade. E por que esta diferença? Simplesmente porque o som emitido dentro d'água se transmite diretamente ao ouvido do mergulhador, ao passo que o som emitido fora d'água tem que atravessar a barreira do meio aéreo para o meio líquido. Esta resistência, denominada impropriamente impedância, aparece quando o som tenta atravessar a barreira ar-água. E note-se que apenas 1 milésimo da energia ,sonora emitida pela fonte no meio aéreo é que se transfere para o meio aquoso. O 999 milésimos desta energia são perdidos, seja voltando ao meio aéreo, seja por outros meios de dispersão de energia. Daí verificamos que ao deixar o meio líquido em que vivia, o ser vivo teve de se adaptar a esta nova situação, e foi o desenvolvimento da orelha média o resultado desta adaptação.

Vejam (fig. 7) a semelhança entre o órgão otolítico de um molusco com o sáculo da orelha interna humana, não havendo diferença essencial, na disposição, quer da população de células ciliadas, quer dos otolitos. Embora de função quase que exclusivamente de equilíbrio, o órgão otolítico também é sensível às vibrações sonoras, constituindo isto, porém, uma função elementar e secundária, segundo observações recentes. As cartilagens do primeiro e segundo arcos branquiais e a primeira fenda se modificam no sentido de formar o pavilhão, o meato acústico externo e a cadeia de ossículos. O transformador de pressão da orelha média é que representa o chamado "Impedance Matching Mecanism" da orelha, porque ele vence ou compensa a diferença de impedância acústica existente na barreira ar-água.



FIG. 7 - Note-se a semelhança do órgão otolítico de um molusco e o sáculo da orelha interna humana. (14).



Súmula embriológica

- Na quarta semana de vida, o embrião humano tem esboçados os primórdios do aparelho condutor do som, os quais se constituem de três saliências que são os três arcos branquiais, separados por incisuras, as duas fendas branquiais, isto na extremidade cefálica do embrião e bilateralmente. No decurso do desenvolvimento a segunda fenda e o terceiro arco branquiais desaparecem, mas resquícios destas estruturas são encontrados, na vida adulta, embora raramente, como cistos e fístulas branquiais, logo abaixo do pavilhão auricular e no pescoço, aprofundando-se, às vezes, até as amígdalas palatinas. O pavilhão se desenvolve a partir de seis pequenos nódulos, três do primeiro arco branquial e três do segundo arco branquial, que aparecem na sexta semana de vida intra-uterina e que vão-se avolumando e fundindo entre si, até que se completa a formação do pavilhão por volta do terceiro mês. Não há concordância dos autores a este respeito. A primeira fenda branquial se aprofunda internamente e vai constituir o meato acústico externo e limitar profundamente com a primeira bolsa faríngea que se expande lateralmente, ficando limítrofes epitélio com epitélio. Neste prolongamento externo, a primeira bolsa faríngea vai constituir a tuba auditiva e o seu fundo de saco (externo), a cavidade timpânica. Os ossículos são formados a partir das cartilagens do primeiro e segundo arcos branquiais. Durante a oitava semana de vida embrionária, a cavidade timpânica só contém escassa quantidade de tecido mesenquimatoso na sua parte superior. Das cartilagens do primeiro arco branquial formam-se o martelo e a bigorna (corpo da bigorna e cabeça do martelo), e do segundo arco branquial são formados os processos longo e lenticular da bigorna, o cabo do martelo e o estribo, com exceção da platina, que é formada a partir da cápsula ótica.



DESENHO 2 - Representa a origem embrionária dos ossículos da orelha média. (5). (redesenhado).



Inicialmente a cartilagem da mandíbula, a bigorna e o martelo são unidos e formam a chamada cartilagem de Meckel do primeiro arco branquial. O processo estílóide, o osso hióide, o estribo, o processo lenticular da bigorna e o cabo do martelo são unidos, formando a cartilagem de Reichert do segundo arco branquial. Variações e anomalias nesta região são freqüentes; daí a importância do conhecimento dos dados embriológicos, especialmente para o cirurgião.

- Ainda neste preâmbulo podemos assinalar:

Fato digno de nota, e até certo ponto inexplicável, é que, embora o trabalho de Hebmholtz(8) tivesse sido publicado há mais de um século, (1868) sómente há cerca de 20 anos o mesmo teve sua aplicação na cirurgia da orelha média, especialmente na reconstrução da cadeia ossicular por dois eminentes otologistas alemães Zöllner(9) e Wullstein(10), respectivamente em 1951 e 1952. Porque no essencial, como veremos a seguir, o Prof. von Békésy sistematizou e conferiu medidas mais exatas aos trabalhos de Helmholtz, mas, em essência, eles já forneciam as bases sólidas para a aplicação cirúrgica, no sentido da reconstrução e restauração da membrana timpânica (efeito hidráulico) da cadeia ossicular, para ganhar aqueles decibéis que fatalmente seriam perdidos, quando se desprezavam estes dois fatores, tentando criar uma nova janela na orelha interna, fosse ela novovalis ou de outra natureza qualquer.

RELAÇÃO ENTRE OS DADOS E PRINCIPIOS FÍSICOS E A CONSTRUÇÃO DA ORELHA MEDIA: - É na fisiologia do mecanismo de transmissão sonora que os dados e princípios físicos estudados se aplicam com grande exatidão. Neste capítulo procuraremos relacionar o que se escreveu no preâmbulo com a fisiologia da orelha média.

A orelha externa é dividida em duas partes: - o pavilhão auditivo e o meato acústico externo. Estas duas partes da orelha externa têm a função precípua de dirigir o som para a membrana timpânica e de protegê-la. Apresentam trajetos tortuosos, cobertos de pêlos (o meato acústico, de cerume) e de pele de alta sensibilidade, podendo reagir geralmente aos estímulos de fraca intensidade a fim de proteger a orelha interna.

O PAVILHÃO: - Representa um "coletor" de som de muita importância nos animais inferiores e possui movimentos afim de captar a orientação direcional do som. Algumas aves selvagens possuem pêlos eréteis na entrada do meato acústico, para proteger as partes mais profundas do seu órgão auditivo. Mamíferos inferiores voltam seus pavilhões para a direção onde está a fonte emissora de um som e, com isto, sabe-se que há um aumento de cerca de 8 decibéis em relação ao caçador (cervo, por exemplo), constituindo um auxílio para a sua defesa.

No homem o pavilhão é mais um coletor do som do meio externo em direção às partes mais profundas da orelha interna.

A perda do pavilhão não interfere na audição, mas fato interessante é o de que muitas pessoas colocam a mão em concha, para melhorar a audição, especialmente aqueles que possuem uma hipoacusia relativamente acentuada.

MEATO ACÚSTICO EXTERNO: - Na série animal o meato acústico externo, bem individualizado, como um tubo cilíndrico aberto externamente, aparece nos "mamíferos". Possui glândulas e pêlos em toda sua extensão, embora no seu têrço interno essas estruturas sejam mais escassas e a pele mais fina. Os pêlos que observamos, às vezes abundantes, na entrada do meato acústico externo servem para protegê-lo contra a entrada de pequenos animais e corpos estranhos. O seu curso sinuoso também é uma proteção para as partes mais profundas, pois o meato acústico externo, além de uma curvatura de concavidade inferior, ainda possui duas outras no plano horizontal, tendo 2,7 em de comprimento e um volume de 1,04 cm3. Como órgão de ressonância, tem pouco valor. Acredita-se que um acréscimo de pressão no meato acústico externo (pressão sonora) seria dado pela reflexão do som ao incidir na membrana timpânica.

ORELHA MÉDIA: - Esta é de aquisição mais recente e de fundamental importância no mecanismo da transmissão sonora.

Helmholtz(8) atribuia essa função da orelha média a três fatores:

1 - A uma amplificação de força pela própria membrana timpânica.
2 - Ao efeito de alavanca da cadeia ossicular (bloco martelo-bigorna).
3 - A ação hidráulica da membrana timpânica (90 mm2 de área) sobre a janela oval de menor área (3 mm2).


Exceção feita ao primeiro fator, que foi verificado não ter influência neste aparelho transformador de energia, e de detalhes de medidas efetuadas por von Békésy(11), o essencial foi estudado por Helmholtz e ai enumerado com os outros dois fatores. Esses trabalhos provaram que a membrana timpânica se move solidamente sobre um eixo que passa pelo processo curto do martelo e o corpo da bigorna (figura 5A) sendo que o cabo do martelo simplesmente segue estas excursões sem aumento de força (11). O segundo fator descrito por Helmholtz é válido em sua essência, só pecando em relação às medidas, pois concluiu após estudos complicados, que este efeito de alavanca multiplicava a força aplicada de 1,5 vezes, desde o cabo do martelo até o estribo. Verificou-se que o efeito da alavanca da cadeia ossicular (constituída pelo bloco martelo-bigorna) nada mais é que a relação existente entre :o comprimento do cabo do martelo e o comprimento do processo longo da bigorna. (11). Isto representa para a orelha humana uma relação de 1,3/1 e não 1,5/1, como assinalou Helmholtz (11). No gato esta relação é bem maior, sendo cerca de 2,5/1 (14). Este segundo fator, o efeito de alavanca do bloco martelo-bigorna, não é de grande importância, do ponto de vista da audição, pois ele só contribui com cerca de 2,5 decibéis nesta transformação. Hoaoard Houselz por exemplo, despreza este segundo fator se o ramo da bigorna não estiver em ótimas condições de aproveitamento, ou for ligeiramente curto, não permitindo uma perfeita perpendicularidade da prótese em relação à janela oval. Na Estapedectomia, ele retira a bigorna e coloca a sua prótese diretamente do cabo do martelo oval, como tivemos oportunidade de observar.

O terceiro fator, AÇÃO HIDRÁULICA DA MEMBRANA TIMPÂNICA SOBRE A JANELA OVAL, foi posto em evidência por Helmholtz(8) e posteriormente estudado em detalhes por von Békésy(11), conferindo-lhe credenciais para o recebimento do prêmio Nobel de 1961. Constitui, sem dúvida, o principal fator, tendo em vista a restauração da função da orelha média, qualquer que seja a técnica empregada. Verificou von Békésy(11) que embora a membrana timpânica tenha uma área de cerca de 85 mm2 (Helmholtz encontrou 90 mm2), apenas 55 mm2 constitui a área vibrátil. Assim, a razão entre a área vibrátil da membrana do tímpano (55 mm2) e a área da platina do estribo (3,2 mm2) será de 55 mm2/3,2 mm2 igual a 17/1. Isto nos dá, em termos audiométricos, cerca de 26 decibéis (14). O incremento de força é portanto 17 vezes maior na orelha humana. Esta mesma relação no gato foi verificada e, sendo de 24,3/1 (14), é bem maior que a do homem. O resultado final desta transformação será o produto do valor do efeito de alavanca do bloco martelo-bigorna (1,3) pelo efeito hidráulico (17) já estudado, que será 1,3 x 17 igual a 22 vezes (11). Portanto, esses dois fatores nos darão um incremento de 22 vezes, que, em termos audiométricos, será 2,5 decibéis (alavanca) mais 26 decibéis (efeito hidráulico), dando finalmente um total de 28,5 decibéis (14). No gato teríamos a mesma relação do efeito do bloco martelo-bigorna (2,5) pelo efeito hidráulico (24,5), a uma razão de 61/1 (14).

MÚSCULOS DA ORELHA MÉDIA: - Em termos audiométricos, se dá ao efeito de alavanca, representado pela cadeia ossicular, pouca importância, pois sua exclusão representa uma perda de apenas 2,5 decibéis. No entanto, tem-se como certo que a cadeia ossicular representa um fator essencial no amortecimento dos sons de forte intensidade pois esta cadeia, juntamente com os dois músculos que lhe dão movimentação e certa rigidez, representa um papel, sem dúvida, bastante importante. Kobrak(13) acentuou que, embora os músculos (tensor do tímpano e estapédio) não se contraiam com sons de fraca e média intensidade, eles reagem energicamente quando o som é de forte intensidade. Isto indica o seu papel essencial na proteção das partes mais profundas e mais nobres da orelha. Com o aumento da intensidade, o músculo estapédio contraise primeiramente e, com o aumento, ainda mais, inicia-se a contração do músculo tensor do tímpano. A contração do estapédio inibe os movimentos da platina do estribo, após dirigí-la para a caixa do tímpano e age especialmente na sua extremidade anterior, de tal maneira que aumenta. a capacidade do vestíbulo, facilitando as transmissões sonoras pouco intensas à orelha interna. O músculo tensor do tímpano, ao se contrair, provoca a tensão da membrana timpânica, forçando-a para dentro da orelha média, projeta o estribo para o interior do vestíbulo, dificultando, assim, a transmissão dos sons de fraca intensidade, diminuindo a capacidade deste para transmitir esses sons à perilinfa. No entanto, o que se sabe é que a contração simultânea destes dois músculos provoca a rigidez da cadeia ossicular, protegendo as partes mais nobres e mais profundas da orelha interna contra deslocamentos violentos e que poderiam provocar danos nestas delicadas estruturas. Verifica-se, porém, que, com relação aos sons de forte intensidade (estampido), as partes mais nobres e profundas da orelha interna não estão protegidas por mecanismo da orelha média (cadeia ossicular e músculos), pois existe um tempo de latência, desde a recepção até o instante de se iniciar uma contração muscular protetora. Assim, observou-se que o limiar de contração dó músculo estapédio é menor do que o do tensor do tímpano. E este tempo de latência foi calculado por Lorente de Nó e é de 14 a 16 mili-segundos. A tensão máxima é obtida após 100 a 150 mili-segundos Lorente de Nó, citado por Kobrak(13);

TUBA AUDITIVA: - A tuba auditiva se abre e se fecha normalmente ao se dar o ato da deglutição. Esse mecanismo tem a função precípua de manter um bom arejamento da orelha média, inclusive deixando desimpedida para seus movimentos normais, a cadeia ossicular, que, suspensa como está, funciona como um verdadeiro "oscilador". Evidentemente uma má aeração da caixa timpânica por condições várias vai interferir neste mecanismo, perturbando-o. Assim uma tuba auditiva permeável e de funcionamento normal é fator importante no mecanismo de uma boa transmissão sonora.

Aplicações clínico-cirúrgicas

Como conseqüência do conhecimento da fisiologia da transmissão sonora pelas orelhas externa e média, toda a cirurgia teria então de ser orientada em dois sentidos: 1 - Conservar ou reconstruir a cadeia ossicular e 2 - conservar ou restaurar a membrana timpânica, no sentido de manter o efeito hidráulico desta sobre a janela oval. A conservação da membrana timpânica implica também no papel protetor da janela da cóclea, pois as ondas sonoras devem atingir a janela redonda, com uma diferença de fase em relação aquelas que atingiram a janela oval.

Com isto há uma boa mobilização da perilinfa e melhor audição.

Rosen(15) realizou em 1952 a mobilização do estribo e após isto uma série de íntervençoes se seguiram. Não foi Rosen o primeiro a realizar a mobilização do estribo, Kessel (1876), Bucheron (1888), Miot (1890), Blake (1891/1892), Jack (1892), realizaram-na.

Kessel a realizou através de uma incisão na parte posterior da membrana do tímpano, separou a bigorna do martelo, removeu o osso do meato acústico externo, para melhor exposição do estribo, fazendo pressão em sua cabeça em todas as direções, (3 ). Miot já aconselhava a lavagem das mãos, esterilização de material cirúrgico e da pele do meato acústico externo e operava sob.anestesia local, e como via de acesso, usava' uma incisão vertical na membrana timpânica junto ao meato acústico externo.

Em 1900, Siebenmann(3)afirmava: - "A experiência clínica ensina que todo esforço para a mobilização do estribo na otosclerose não é somente inútil (useless ) mas muitas vezes injurioso (harmful)." E neste ano, escreve Rosen(23), "a operação sobre o estribo foi abandonada". Retomada por Rosen(15) e outros que o seguiram, verificou-se que os bons resultados obtidos com a mobilização do estribo eram apenas a curto, prazo e que as platinas espessas com grandes focos de otosclerose, não eram passíveis de mobilização.

Foi-se mais adiante, passou-se a ressecar o estribo ancilosado, a retirá-lo, passouse a estapedectomia. Substituiu-se o estribo por teflon, fio de aço, polietileno, etc., de acordo com a preferência do cirurgião. Em seguida, passou-se numa fase posterior, a corrigir as -rupturas da membrana do tímpano; suas perfurações eram substituídas por pele do conduto, meninge, fáscia do músculo temporal, etc., e este processo constituía a miringoplastia. Finalmente, os já citados Wullstein e Zöllner introduzem as timpanoplastias, já erradicando a doença e procurando reconstruir a transmissão so nora (membrana timpânica e cadeia de ossículos). Wulistein propõe 5 tipos de rimpanoplastias(16). Mas o importante é que todos estes processos visavam a aplicação dos conhecimentos adquiridos da fisiologia da transmissão sonora, condição indispensável na cirurgia otológica moderna. O objetivo já era aquele mesmo afirmado posteriormente por Mangabeira-Albernaz, P. L. (17). 1 - Evitar a formação de cavidade mastoidea; 2 - Reconstruir a membrana timpânica na sua localização normal; 3 - Reconstruir a cadeia de ossículos; isto escrevendo acerca da cirurgia reconstrutiva da otite média crônica. Kós(18) em 1962 afirmava, em relação à estapedectomia: "Constituem "handicaps" contra esta intervenção as dificuldades técnicas e o temor de agressão ao labirinto". E continua "inúmeros cofo-cirurgiões do mais alto valor, manifestaram seus receios pela generalização do emprego desta cirurgia, temerosos dos fracassos sobretudo em mãos menos experientes". Isto nos primórdios da cirurgia. No entanto afirma, mais adiante, que os primeiros resultados de outros cirurgiões são encorajadores, e hoje, o Prof. José Kós a pratica diariamente. Ainda Kós e Hungria(18) acentuam ao falar da estapedectomia: - "o ganho auditivo atinge níveis normais pois restabelece a transmissão sonora pela via tímpano-ossicular, o que não acontece com a fenestração, que proporciona apenas uma audição socialmente útil, isto é, em torno de 30 decibéis por via aérea, que representa a perda auditiva correspondente à exclusão funcional do transformador tímpano-ossicular na audição do paciente fenestrado."

A fenestração labiríntica está restrita a poucos casos, porque ela despreza o "transformador tímpano-ossicular" e, por mais sucesso que se obtenha, neste tipo de cirurgia, a perda mínima é de 25 decibéis por via aérea(19).

Assim a fenestração ficaria indicada naqueles casos em que após estapedectomia, há novamente envolvimento da janela oval por osso otosclerótico, ou naqueles casos em que já existe previamente uma massa óssea otosclerótica ativa e vascularizada invadindo a janela oval, afastando a possibilidade de realização da estapedectomia prévia. Os melhores níveis obtidos com a estapedectomia em relação à fenestração labiríntica, o mínimo período de internação do paciente, a ausência de uma cavidade pós-operatória que muitas vezes necessita de cuidados por longo tempo, fizeram com que se optasse pela estapedectomia em relação a fenestração.

Acreditamos, assim, ter contribuído para uma boa compreensão do que sucede na orelha média e externa e apresentamos àqueles que se iniciam na cirurgia otológica aquele conselho que recebemos do Dr. Kellemam(20) "Anatomia do osso temporal se aprende nas dissecções do osso, macro e microscópicas, na sua histologia; mas a fisiologia só nos livros".

Summary

The author emphasize the study of anatomy and physiology (mechanics of the hearing) of the outer and middle ear. He makes considerations about pure physics, mechanic, nature of sound its frequency and intensity. He makes other considerations about the phylogenetic evolution of the middle (and outer) ear transformer. He writes about the development of the outer and middle ear in the human embrio. Finally he analises the mo, most important factors in relation with the middle ear transformer: 1) Lever Effect of the ossicular chain, and 2) Hydraulic Effect of the timpanic membrane and oval window. And does other considerations about the surgery of the ear, and the evolution of the surgery of the middle ear, in order to preserve the ossicular chain, and to restore the ear drum.

Bibliografia

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17. Mangabeira Albernaz, P. L. ET. AL.s - Cirurgia do osso temporal. Pág. 35, São Paulo, Capital.
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19. Shambaugh Jr., G. E.: - Obra citada em (3) pág. 397.
20. Kellemann, J. Comunicação pessoal.
21. Ferreira, João Tomé: - Estatística I parte. Hidrostática II parte. Acústica IV parte. In Compêndio de Mecânica. Curso Di Tullio, São Paulo, 1954,
22. Johnson, T. N. O. F.: - Acústica, Livraria Nobel S/A, São Paulo, 1968,
23. Rosen, S.: - The development of stapes Surgery after five years. A. M. A. Archives of Otolaringology. Vol 67, nº 2 - Feb. 1958.




João T. Ferreira

Rua Santos Dumont, 694

Uberlândia - MG.

Prof. de Clínica Otorrinolaringológica da Escola de Medicina e Cirurgia de Uberlândia; da Universidade de Uberlândia: (M. G.)

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