Parameter analysis of the Glottal Area Waveform based on high-speed recordings within a synthetic larynx model

Language
en
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2020-01-20
Issue Year
2020
Authors
Schulz, Yvonne Katrin
Editor
Abstract

Der Titel meiner Dissertation lautet: Parameteranalyse der Glottal Area Waveform basierend auf Hochgeschwindigkeitsaufnahmen von synthetischen Larynxmodellen. Hintergrund und Ziele Die aktuellen diagnostischen Methoden im klinischen Alltag in Bezug auf Dysphonie beruhen fast ausschließlich auf dem Erfahrungsschatz des jeweiligen Untersuchers. Für eine detaillierte Diagnostik kann aktuell nicht auf verlässliche objektive Parameter zur Unterstützung des Untersuchers zurückgegriffen werden, da diese im Moment noch nicht ausgereift sind. In dieser Arbeit finden die Analyse und Beurteilung des künstlichen Kehlkopfmodells hinsichtlich einer korrekten Abbildung der Physiologie der menschlichen Phonation statt Die Entwicklung von synthetischen Stimmlippenmodellen unterstützt den Versuch objektive Parameter valider zu machen, da diese im Gegensatz zu menschlichen Probanden einige Vorteile in der Forschung aufweisen: besserer Zugang (sowohl in Bezug auf das Zeitmanagement, als auch auf die Untersuchung), bessere Reproduzierbarkeit und keine ethischen Verpflichtungen gegenüber den Modellen.. Doch um diese Vorteile nutzen zu können, müssen die synthetischen Modelle die menschlichen Stimmlippen so gut wie möglichen imitieren, wobei nur eine vereinfachte Version der Realität wiedergegeben werden kann. Methoden Diese Arbeit bezieht sich auf den Aufbau und die Modelle aus „Fluid-Structure-Acoustic Interaction during Phonation in a Synthetic Larynx Model“ von S. Kniesburges (2014). Wichtig für den Versuchsaufbau sind die Einschicht- und Mehrschichtmodelle, welche in verschiedenen Steifheitsgraden untersucht werden. Ebenfalls entscheidend ist der weitenverstellbare supraglottale Kanal und die einsetzbaren Taschenfalten. Diese einzelnen Komponenten beeinflussen die Phonation der Stimmlippen maßgeblich. Um die objektiven Parameter (fundamental frequency, shimmer, mean-jitter, jitter, harmonics-to-noise ratio [HNR], cepstral peak prominence [CPP] und maximum area declination [MADR]) der synthetischen Modelle mit denen der Physiologie menschlicher Stimmlippen zu vergleichen, werden verschiedene physiologische Datensätze herangezogen. Zusätzlich werden die Modelle und deren unterschiedliche Konfigurationen untereinander verglichen, um den Effekt der einzelnen variablen Komponenten auf die synthetischen Stimmlippen zu erkennen. Die unterschiedlichen Konstellationen der Modelle und deren daraus resultierenden Werte der objektiven Parameter sind im Anschluss mit denen der physiologischen Datensätze verglichen worden. Ergebnisse Zusammengefasst bilden die beobachteten synthetischen Stimmlippenmodelle die Physiologie nicht in jeder Hinsicht nach, jedoch vor allem die Werte der fundamental frequency, shimmer in percent, HNR und MADR eine hohe Übereinstimmung zur den physiologischen Datensätzen zeigen. Auffällig ist, dass die Werte der männlichen Datensätze stark mit den Werten der Ein- und Mehrschichtmodelle übereinstimmen. Vor allem in Bezug auf die fundamental frequency. Schlussfolgerungen Der Kontakt der Stimmlippen beim kompletten Glottisschluss weist in beiden synthetischen Modellen eine stabilere Stimmlippenschwingung auf. Sichtbar wird dies durch die Verringerung der Standardabweichung der fundamental frequency im Vergleich zu keinem Kontakt der Stimmlippen bei der Phonation. Ebenfalls wird bei der Betrachtung der HNR deutlich, dass der Einfluss des supraglottalen Kanaldurchmessers auf die Mehrschichtmodelle größer ist als auf die Einschichtmodelle. Dazu kommt, dass die Vergrößerung des supraglottalen Kanaldurchmessers zu einem schnelleren Schluss der Stimmritze in fast allen Modellen und Schwingungsmodi führt. Des Weiteren weisen die Ein- und Mehrschichtmodellen beim Einsetzen der Taschenfalten eine erhöhte Tonalität und Periodizität auf. Die synthetischen Stimmlippenmodelle bilden die physiologische menschliche Phonation valide ab, was anhand der Übereinstimmungen der objektiven Parameter von Modellen und Probanden zu erkennen ist.

DOI
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