Dreidimensionale Stimmlippenschwingungen: Einfluss von Symmetrie und subglottalem Druck

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-66365
  • Hintergrund und Ziele: Die genaue Bewegung der Stimmlippen ist ausschlaggebend für den Klang der menschlichen Stimme, Einschränkungen der Stimmqualität können dabei anatomische und funktionelle Ursachen haben. Die zugrundeliegenden Pathologien funktioneller Dysphonien sind nicht vollständig bekannt und Gegenstand intensiver Forschung. In dieser Arbeit soll untersucht werden, wie sich Änderungen des Asymmetriezustandes der Stimmlippen und des subglottalen Druckes auf die dreidimensionalen Stimmlippenbewegungen auswirken. Material und Methoden: Ein exzidierter menschlicher Kehlkopf mit Trachea wurde an ein Rohr angeschlossen, durch das ein kontrollierter Luftstrom geleitetHintergrund und Ziele: Die genaue Bewegung der Stimmlippen ist ausschlaggebend für den Klang der menschlichen Stimme, Einschränkungen der Stimmqualität können dabei anatomische und funktionelle Ursachen haben. Die zugrundeliegenden Pathologien funktioneller Dysphonien sind nicht vollständig bekannt und Gegenstand intensiver Forschung. In dieser Arbeit soll untersucht werden, wie sich Änderungen des Asymmetriezustandes der Stimmlippen und des subglottalen Druckes auf die dreidimensionalen Stimmlippenbewegungen auswirken. Material und Methoden: Ein exzidierter menschlicher Kehlkopf mit Trachea wurde an ein Rohr angeschlossen, durch das ein kontrollierter Luftstrom geleitet wurde. Manipulatoren an den Aryknorpeln ermöglichten es, verschiedene Asymmetriezustände der Stimmlippe zu generieren. Während der Experimente wurde ein Lasergitter auf die Glottisoberfläche projiziert und Videosequenzen mit einer High-Speed-Kamera aufgezeichnet. Anschließend konnte die dreidimensionale Bewegung der Stimmlippen nach einer in der Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie des Universitätsklinikums Erlangen entwickelten Methode rekonstruiert werden. Es wurde insgesamt drei Versuchskonstellationen untersucht: Variation der Asymmetrie bei konstantem subglottalen Druck, Steigerung des subglottalen Druckes bei konstanter Asymmetrie von 33 %, Steigerung des subglottalen Druckes bei konstanter Asymmetrie von 60 %. Ergebnisse und Beobachtungen: Steigerungen des subglottalen Druckes bei konstanter Asymmetrie führten zu einem Anstieg der maximalen und mittleren Geschwindigkeiten eines Punktes an der Stimmlippenkante während Öffnungs- und Schlussphase sowie zu einem Anstieg der Amplitude der 3D-Trajektorie. Dies war insbesondere bei der höheren Asymmetrie (60%) deutlich zu beobachten. Änderungen der Asymmetrie bei konstantem subglottalem Druck führten dagegen in dieser Arbeit zu keinen eindeutigen Veränderungen der maximalen und mittleren Geschwindigkeiten oder der Amplitude der 3D-Trajektorie. Praktische Schlussfolgerungen: Es konnte gezeigt werden, dass die Methode der 3D-Rekonstruktion der Stimmlippenbewegung aus zweidimensionalen High-Speed-Videoaufzeichnungen funktioniert und dabei valide, mit Vorergebnissen aus zweidimensionalen Analysen konsistenten, Ergebnisse liefert. Diese Methode berücksichtigt im Gegensatz zu zweidimensionalen Verfahren allerdings auch die vertikale Komponente der Stimmlippenbewegung und kann daher einen Beitrag dazu leisten, Pathologien der Stimmlippe zukünftig besser zu verstehen.show moreshow less
  • Background and Aim: The sound of the human voice depends on the exact movement of vocal folds, anatomical or functional changes can result in restriction of voice quality. The underlying pathologies of functional dysphonia are not fully understood and are thus subject of intensive research. This study aims to examine how changes in asymmetry of vocal folds and subglottal pressure influence threedimensional vocal fold movement. Material and Methods: An excised human larynx was connected to a pipe and a controlled airstream was piped through. Different asymmetry conditions could be generated by manipulators attached to the arytenoid cartilagines. During the experiments a laser gridBackground and Aim: The sound of the human voice depends on the exact movement of vocal folds, anatomical or functional changes can result in restriction of voice quality. The underlying pathologies of functional dysphonia are not fully understood and are thus subject of intensive research. This study aims to examine how changes in asymmetry of vocal folds and subglottal pressure influence threedimensional vocal fold movement. Material and Methods: An excised human larynx was connected to a pipe and a controlled airstream was piped through. Different asymmetry conditions could be generated by manipulators attached to the arytenoid cartilagines. During the experiments a laser grid was projected on the glottis surface and high-speed videosequences were recorded. Afterwards the threedimensional movements of vocal folds could be reconstructed using a method that was invented by the phoniatrics and pedaudiology department of Friedrich-Alexander-University ErlangenNürnberg. Three experimental setups were examined: Increasing asymmetry at constant subglottal pressure, increasing subglottal pressure at constant 33 % asymmetry, increasing subglottal pressure at constant 60 % asymmetry. Results: Increasing the subglottal pressure at constant asymmetry resulted in higher maximum and average velocities of a point at the edge of the vocal fold during opening and closing phase of the glottis as well as in a larger amplitude of the 3D-trajectory. These findings were particularly visible at 60% asymmetry. However this study did not show clear changes in maximum or average velocity or amplitude of 3D-trajectory when asymmetry conditions were varied and subglottal pressure was kept constant. Conclusions: It could be demonstrated that the method of reconstructing the threedimensional vocal fold movements from twodimensional videos is working and provides valid results that are consistent with preexisting results from twodimensional analysis. Compared to those twodimensional methods the method used here also provides information about the vertical movement of vocal folds and will therefore help us in understanding pathologies of vocal folds even better in the future.show moreshow less

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Metadaten
Author:Sarah Plack
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-66365
Referee:Michael Döllinger, Christopher Bohr
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2015
Embargo Date:2015/10/06
Publishing Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Granting Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Medizinische Fakultät
Date of final exam:2015/10/05
Release Date:2015/10/16
SWD-Keyword:Phoniatrie; Kehlkopf
Pagenumber:69 Seiten
Institutes:Medizinische Fakultät
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 617 Chirurgie und verwandte medizinische Fachrichtungen
open_access (DINI-Set):open_access
Licence (German):Keine Creative Commons Lizenz - es gilt der Veröffentlichungsvertrag und das deutsche Urheberrecht