Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

هيمي-سرطانات الإعداد لدراسة الاهتزاز إضعاف صوتي في ثلاثة أبعاد

Published: November 25, 2017 doi: 10.3791/55303
Automatic Translation
1,2, 1, 2,3, 2, 1
1Voice Research Lab, Department of Biophysics, Faculty of Science, Palacky University Olomouc, 2Laboratory of Bio-Acoustics, Dept. of Cognitive Biology, University of Vienna, 3ENES Lab, NEURO-PSI,CNRS UMR 9197, Université Lyon/Saint-Etienne, France

Summary

هذه الورقة بتقديم بروتوكول لإعداد العينات هيمي-الحنجرة تيسير رؤية متعددة الأبعاد لإضعاف صوتي الاهتزاز، من أجل التحقيق في الجوانب الفيزيائية الحيوية المختلفة للإنتاج الصوتي في البشر والثدييات غير البشرية.

Abstract

يتم إنشاء صوت البشر ومعظم الثدييات غير البشرية في الحنجرة من خلال التذبذب مكتفية ذاتيا من طيات صوتي. الوثائق البصرية المباشرة للاهتزاز إضعاف صوتي هو التحدي، لا سيما في الثدييات غير البشرية. وكبديل لذلك، تجارب الحنجرة قصت فرصة للتحقيق في حظيرة صوتي الاهتزاز تحت الظروف الفسيولوجية والبدنية التي تسيطر عليها. ومع ذلك، استخدام الحنجرة الكامل مجرد يوفر طريقة عرض أعلى من طيات صوتي، باستثناء أجزاء حاسمة من بنيات تتأرجح من خلال تفاعلها مع القوى الأيرودينامية والمراقبة. ويمكن التغلب على هذا القيد باستخدام إعداد هيمي-الحنجرة حيث نصف الحنجرة منتصف--ساجيتالي إزالة، توفير متفوقة وطريقة عرض جانبية إضعاف صوتي المتبقية خلال التذبذب مكتفية ذاتيا.

ويرد هنا، دليل خطوة بخطوة لإعداد الهياكل هيمي-سرطانات وعلى تصاعد التشريحية على مقاعد البدلاء المختبر. يتم توثيق phonation المثالية لإعداد هيمي-الحنجرة مع بيانات الفيديو عالية السرعة القبض على اثنين من الكاميرات متزامنة (المشاهدات متفوقة والجانبية) وإظهار الحركة إضعاف صوتي ثلاثي الأبعاد ومجال الاتصال المناظرة متفاوتة الوقت. الوثائق المتعلقة بالإعداد هيمي-الحنجرة في هذا المنشور وسييسر التطبيق والتكرار يمكن الاعتماد عليها في البحوث التجريبية وتوفير صوت العلماء مع القدرة على فهم أفضل للميكانيكا الحيوية للإنتاج الصوتي.

Introduction

يتم إنشاء صوت عادة بالاهتزاز حنجري النسيج (أساسا طيات صوتي)، الذي يحول تدفق الهواء مطرد، تم توفيره بواسطة الرئتين، إلى سلسلة نبضات تدفق الهواء. الموجي الضغط الصوتي (أي، الصوت الرئيسي) الخارجة من هذا التسلسل من البقول تدفق سمعيا يثير المسالك الصوتية الذي يقوم بتصفية لهم، وهو يشع الصوت الناتجة من الفم و (إلى حد ما) من الآنف1 . تكوين الطيفية للصوت الذي تم إنشاؤه يتأثر إلى حد كبير نوعية الاهتزاز إضعاف صوتي، تحكمها حنجري الميكانيكا الحيوية والتفاعلات مع تدفق الهواء الرغامى2. سواء في سياق بحوث وسريرية، الوثائق وتقييم لإضعاف صوتي الاهتزاز عند وبالتالي الاهتمام قبل كل شيء دراسة الإنتاج الصوتي.

في البشر، ومباشرة التحقيق بالمنظار الحنجرة أثناء الإنتاج السليم في فيفو يمثل تحديا، ومن المستحيل تقريبا في الثدييات نونومان، نظراً للوسائل التكنولوجية الحالية. ولذا، ومن أجل ضمان التحكم بعناية المادية و/أو الفيزيولوجية التجريبية شروط الحدود، استخدام3،لارينجيس قصت4 في كثير من الحالات استبدال كافية للتحقيق في الحية صوت آليات الإنتاج.

اهتزاز إضعاف صوتي هو ظاهرة معقدة ثلاثية الأبعاد5. في حين أن أساليب التحقيق التقليدية مثل التنظير حنجري (في فيفو) أو مستحضرات الحنجرة قصت توفر عادة سوى رؤية متفوقة من الطيات الصوتية تهتز6، أنها لا تسمح بتحليل ثلاثي الأبعاد الكاملة الحركة إضعاف صوتي. على وجه الخصوص، في رأي أعلى الهوامش (والذيلية) أقل من طيات صوتي غير مرئية خلال جزء كبير من دورة اهتزازي. هذا سبب تأخير المرحلة بين أدنى (والذيلية) والحافة (الجمجمة) متفوقة من طيات صوتي، ظاهرة التي تعتبر عادة خلال إضعاف صوتي التذبذب5. كما يندر وجود أدلة تجريبية مباشرة للنسخ الاحتياطي للنتائج التي توصل إليها من النماذج الرياضية والبدنية، المعرفة بالهندسة واقتراح بصوتي أقل إضعاف حافة7، ومن ثم هندسة8،سوبجلوتال قناة9 , 10 أمر حاسم لتحسين فهم التفاعل بين تدفق الهواء حنجري، إضعاف صوتي الأنسجة، والناتجة عن القوى والضغوط11،12. جانب آخر من الاهتزاز إضعاف صوتي مخفي من العرض متفوقة العرفي هو العمق الرأسي (كيودو الجمجمة) للاتصال بين طيات صوتي اثنين. تتصل بعمق الاتصال الرأسي العمودي سمك طيات صوتي، ومؤشر محتمل للسجل الصوتية المستخدمة في الغناء ("الصدر" في مقابل "falsetto" السجل)13،14.

وللتغلب على أوجه قصور الاستعدادات التقليدية الحنجرة قصت (كامل)، إعداد ما يسمى هيمي-الحنجرة يمكن استخدامها، حيث نصف الحنجرة إزالة، ومن ثم تسهيل عملية تقييم خصائص الاهتزازي المتبقية صوتي من حظيرة في ثلاثة أبعاد. من المستغرب، منذ الأخذ بهذه الإعداد في الستينات15 والتحقق من صحة أولية لهذا المفهوم في عام 199316، لا العديد من المختبرات قد أجرى تجارب مع هذا يبشر بالخير النهج التجريبي17،18 ،19،،من2021،،من2223. ويمكن إيجاد تفسيراً لهذا في الصعوبات التي تواجه إنشاء إعداد الحنجرة هيمي قابلة للحياة. بينما يتم إعداد التقليدية الحنجرة (كامل) قصت موثقة توثيقاً جيدا4، لم تتوفر أية تعليمات متعمقة مثل هذه لإنشاء إعداد هيمي-الحنجرة. ولذلك هو الغرض من هذه الورقة تقديم برنامج تعليمي لإنشاء إعداد الحنجرة هيمي استنساخه بشكل موثوق، تكملها النتائج التجريبية من العينات الغزال الأحمر.

إعداد هيمي-الحنجرة بمشاركة العديد من الميزات مع إعداد الحنجرة قصت "تقليدية"، مثل معدات القياس، عالية السرعة أو أخرى تكنولوجيا التصوير لتوثيق الاهتزازات هياكل حنجري كافياً خلال جيل سليم، أو مناسبة العرض من الهواء الساخن، هوميديفيد. هذه الاعتبارات الإعداد العامة موصوفة بالتفصيل في كتاب فصل4 وتقرير تقني من المركز الوطني للصوت والكلام24. تكرار هذه التعليمات ستكون خارج نطاق هذه المخطوطة. وترد هنا، فقط توجيهات متخصصة لتوليد إعداد هيمي-الحنجرة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

العينات الحيوانية تحليله في هذه الورقة يعاملون وفقا للمتطلبات الأخلاقية القياسية في جامعة بالاتسكي في أولوموك، الجمهورية التشيكية. أنها تنبع من دير الأحمر الذين يعيشون بعنف في الغابات، والتي كانت تبحث عن طريق "دائرة الغابات الجيش التشيكية" خلال موسم صيد عادية.

1-إعداد العينة هيمي-الحنجرة

ملاحظة: فقط عينات معدّة بشكل صحيح يجب استخدام، كما هو مبين في4 . سريعة تجميد الحنجرة25 فورا بعد الختان والتخزين في-80 درجة مئوية يقلل من احتمالات تدهور الأنسجة وتغيير خصائص النشاط الحيوي، ويتيح إجراء التجارب في أي وقت مناسب.

  1. إزالة الجليد الحنجرة
    1. إدراج الحنجرة المجمدة في كيسين اﻷوتوكﻻف أو أي أكياس بلاستيكية أخرى مع الختم للماء. ختم في الأكياس ووضعها في حمام مياه ساخنة إلى 30 درجة مئوية حتى الحنجرة هو مطلق تماما. المدة المطلوبة تتراوح بين بضع ساعات إلى أكثر من يوم، تبعاً لحجم الحنجرة ودرجة حرارة التجميد.
  2. تنظيف الحنجرة
    1. بعد هو مطلق الحنجرة، إزالته من الكيس وتنظيفه جيدا مع المحلول الملحي (0.9% كلوريد الصوديوم).
    2. بعناية إزالة الأنسجة الزائدة حسب الاقتضاء (عضلات الرقبة أي الخارجي، اللاوي العظام إلخ) دون إلحاق أضرار الهياكل الرئيسية للحنجرة، وتقصير القصبة الهوائية لمدة كافية لتركيب الحنجرة على أنبوب إمداد جوي (عادة ca. 4-5 سم).
    3. فحص حنجري النسيج للشذوذ الأنسجة المحتملة، مثل الجروح أو التشوهات العضوية أو الشقوق التي يحتمل أن تحدث من عملية التجميد، الذي يمكن أن يجعل الحنجرة غير صالحة للتجربة.
  3. التعرض الغضاريف cricoid والغدة الدرقية
    1. قم بإزالة أجزاء من الأنسجة العضلية حنجري الخارجية حول غضروف الغدة الدرقية وكريكويد باستخدام مشرط، وبالتالي تعريض غضاريف استعدادا للقطع منتصف السهمي خلق هيمي-الحنجرة. ويرد في الشكل 1A و 1Bهذه المرحلة إعداد.
  4. منتصف السهمي قطع طريق غضروف الغدة الدرقية
    1. قم قص رأسي أولية من خلال الجزء الأمامي من غضروف الغدة الدرقية.
    2. مكان قطع أكثر قليلاً على الجانب الذي على وشك إزالة، من أجل عدم الأضرار حظيرة الصوتية التي يجب أن يظل الحفاظ عليها بعناية. إذا كان ذلك ممكناً، استخدام مشرط للقطع. إذا كان هو المتحجرة الغضروف، استخدام منشار صغير.
  5. قطع الغضاريف cricoid
    1. يؤدي القص عمودياً (إينفيريورلي) من بين الغضاريف طرجهالي ثم عبر الغضاريف cricoid إلى مستوى أفقي تقريبا من درجة أدنى من الغدة الدرقية.
  6. إزالة حظيرة صوتي واحد، إنشاء شق على شكل L في الحنجرة
    1. جعل أفقي قطع ابتداء من نهاية أقل شأنا من قطع العمودي تم إجراؤه من قبل في الغضاريف cricoid، ويؤدي خفض جديد نحو الشق الغدة الدرقية أقل شأنا. أمثال الأسفل إلى جانب الحنجرة التي سوف يتم إزالتها.
    2. جعل رأسي قطع طريق الأنسجة اللينة على الجانب الداخلي من غضروف الغدة الدرقية--كن حذراً حين يؤدي خفض ما بين المرفق الأمامي من طيات صوتي إلى غضروف الغدة الدرقية، وبالتالي تجنب الضرر إلى حظيرة صوتي.
  7. صقل هذا الخفض من خلال غضروف الغدة الدرقية
    1. استخدام مشرط أو شاهد، أو ملف، بغية تطبيق خفض دقة على التوالي في غضروف الغدة الدرقية، والحصول على أقرب ما يمكن من الجزء الأمامي من حظيرة صوتي التفتيش سابقا.
    2. إزالة جزء صغير من غضروف الغدة الدرقية الخلفي أيضا، من أجل إفساح المجال لإدراج الشق أدوكتينج أريتينويد إضعاف الغضروف، ومن ثم صوتي (انظر أدناه). ويرد في الشكل 1 ود 1هذه المرحلة إعداد.
      ملاحظة: اعتماداً على السؤال البحثي، قد تحتاج معرض كامل من حظيرة صوتي كامل لتمكين صورتها من فوق. وفي هذه حالة، يجب إزالة الهياكل فوق إضعاف صوتي (صحيح) (أي البطين أو الدهليزية إضعاف، حسب الاقتضاء ونظرا لتشريح العينة). في بعض عينات الأنسجة اللينة الداخلية حنجري أعلاه طيات صوتي قد يفقد صلته غضروف الغدة الدرقية ويتداخل مع إضعاف صوتي أثناء الاهتزاز، يحتمل أن تسبب زائفة أنماط متذبذبة (معظمها غير النظامية). وفي هذه حالة إزالة حذراً من أن النسيج لا مفر منه.

Figure 1
الشكل 1 : إعداد هيمي-الحنجرة وتصاعد. (أ) والعينة (ب) تنظف الحنجرة، وعرض وسطى والخلفي، قبل إزالة إضعاف صوتي الأيسر؛ (ج) و (د) استعداد هيمي-الحنجرة مع شق على شكل L (يسار إضعاف صوتي إزالتها)، الآنسي والعرض الخلفي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

2-تجربة هيمي-الحنجرة

  1. إعداد سرطانات هيمي
    1. استخدام أنبوب إمداد الهواء الذي يسلم هوميديفيد وحرارة الهواء في الحنجرة.
    2. بناء اثنين مرتبة عمودياً لوحات شفافة كبديل لإزالة أجزاء الحنجرة.
    3. استخدام شوكات 4 لزيادة استقرار الحنجرة وإنشاء تكوين الحنجرة بريفوناتوري مناسبة قبل أدوكتينج إضعاف صوتي المتبقية إلى اللوحة الزجاجية العمودي (انظر الشكل 2 أ).
      ملاحظة: من الناحية النظرية، طيات صوتي قد أيضا يكون أدوكتيد بخيوط والأوزان على نظام رافعة بكرة 26 . ومع ذلك، هذا نهج، لمعرفة أفضل لهؤلاء المؤلفين، لم تم سعت لإعداد هيميلارينكس.

Figure 2

الشكل 2 : إعداد هيمي-الحنجرة. (أ) دعم الهياكل: الهواء أنابيب الإمداد، ترتيب لوحة زجاج على شكل L، شوكات محزن. (ب) شنت إعداد هيمي-الحنجرة مع شوكات محزن. (ج) وينظر إلى مقربة (د) هيمي-الحنجرة-إعداد ومن الجانب ومن الأعلى، على التوالي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

  1. تصاعد هيمي-الحنجرة
    1. تغطية أنبوب الإمداد الجوي مع بدلة مثبت كريم وجبل الحنجرة باستخدام الجزء المتبقي من القصبة الهوائية. كريم مثبت يعمل مادة لاصقة ويسد الثغرات المحتملة، وبالتالي خلق ختم الغلق.
    2. ربط القصبة الهوائية مع شد حزام أو المشبك خرطوم من بلاستيك.
    3. كما تغطي حواف القطع من خلال غضروف الغدة الدرقية مع مثبت كريم، مع تجنب انتشار كريم مثبت في حظيرة صوتي أو الأنسجة الرخوة حنجري الداخلية.
    4. قم بإرفاق لوحات شفافة.
  2. استقرار غضروف الغدة الدرقية، ستوضع من حظيرة صوتي باستخدام شوكات
    1. استخدام شوكات في adduct حظيرة صوتي إلى اللوحة واستقرار غضروف الغدة الدرقية.
    2. بعد أن وضعت كريم مثبت، تطبيق تدفق الهواء من أجل إقامة حظيرة صوتي التذبذب والتحقق من وجود تسرب ممكن بين نصفي-الحنجرة وألواح الزجاج.
    3. إغلاق الثغرات التي تحدث في نهاية المطاف عن طريق إضافة المزيد من كريم مثبت.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

الرسوم التوضيحية وإعداد هيمي-الحنجرة وما تصاعد على أنبوب الإمداد الجوي، المشار إليها في القسم السابق، ترد في الشكل 1 و الشكل 2، على التوالي.

وثائق اهتزاز إضعاف صوتي من زوايا الكاميرا اثنين

الناجمة عن تدفق الهواء التذبذب مكتفية ذاتيا من حظيرة صوتي الحنجرة هيمي تم توثيقها من الأعلى ومن الجانب مع اثنين مزامنة كاميرات الفيديو عالية السرعة (هامبورغ) تعمل في إطار/ثانية 6,000، تكملها في وقت متزامن مع التسجيلات الصوتية و أخذ عينات في 44.1 كيلوهرتز البيانات اليكتروجلوتوجرافيك (انظر أدناه). يمكن الاطلاع على مزيد من المعلومات حول برنامج الإعداد الحصول على البيانات بما في ذلك قائمة بالمعدات المستخدمة في المنشورات السابقة من هذه المجموعة من المؤلفين 27،28. لقطات من هذه التسجيلات HSV يبين المصاحبة الفيديو. لا تزال الصور، انتزعت في لحظات الممثل داخل دائرة الاهتزاز، مبينة في الشكل 3. عرض أعلى (النصف العلوي لكل فريق) يظهر الحركة الجانبية ميديو صوتي إضعاف، مما يدل المزمار مفتوحة في الشكل 3 ألف، والسماح بتدفق الهواء جلوتال، بينما في الشكل 3ب د المزمار مغلق (إضعاف صوتي في الاتصال الكامل مع ومن ثم إلقاء القبض على الهواء glottal تدفق لوحة الزجاج الرأسي)،. عرض الجانب (النصف السفلي لكل فريق) في أرقام 3B-د يوحي بدرجة متفاوتة من اتصال صوتي إضعاف ضد لوحة الزجاج، فضلا عن الهندسة متفاوتة والموقع الرأسي لجهة الاتصال هذه.

Figure 3
الشكل 3 : اهتزاز صوتي حظيرة هيمي-الحنجرة. (أ-د) استخراج الصور الثابتة من لقطات الفيديو عالية السرعة من الأعلى (النصف العلوي من كل فريق) وكاميرات عرض الجانب (أقل من نصف من كل فريق)، على الممثل النقاط ضمن دورة اهتزازي. ملاحظة عدم وجود اتصال صوتي حظيرة في (أ)، ومتفاوتة (سواء في المجال والشكل والموضع) صوتي أمثال الاتصال (ب-د). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

تحليل الحركة جلوتال كيموجرافيك

ويتضح في الشكل 4تحليل كمية الحركة جلوتال. المزمار هو المتغير فتح بين (تهتز) الطيات الصوتية29، تم إنشاؤها بواسطة هذه الانحرافات أثناء التذبذب مكتفية ذاتيا. ويتيح تحليل أحدث أعلى عرض لقطات HSV التتبع أو الأفقي طيات صوتي30،31. إعداد هيمي-الحنجرة الموصوفة هنا إضافة مرفق لتقييم الجوانب (كيودو الجمجمة) عمودي للاهتزاز إضعاف صوتي أيضا.

Figure 4
الشكل 4 : تحليل الحركة جلوتال كيموجرافيك.
(أ) واللقطات الفيديو (ب) عرض آراء كبار والجانبية هيمي-الحنجرة، مأخوذة من تسجيلات (هامبورغ) الفيديو عالية السرعة في إطارات 6,000/s. الخطوط العمودية صفراء تشير إلى موقف خط المسح كيموجرافيك كيموجرامس هو موضح في لوحات ج وه لعرض أعلى، وألواح د وو لعرض الجانب. (ج) والرقمية (د) كيموجرامس المستخرجة من لقطات HSV الأعلى وعرض الجانب، على التوالي. (ﻫ) وتشريد الأفقي متفاوتة الوقت حظيرة صوتي المستخرجة من كيموجرام وتتبع مع خط (شرطات قصيرة). (و) أو اختلاف الوقت من الحواف السفلي والعليا من حظيرة صوتي، المقررة من كيموجرام وتتبع مع متقطع وخط منقط، على التوالي. (ز) تصوير إجمالياً لهياكل glottal متفاوتة الوقت: الجانبي حظيرة صوتي انحراف ("أعلى"، شاحب البنفسجي)، والانحراف الرأسي متفوقة ("الجانب sup."، الأحمر الداكن) وأدنى ("الجانب inf."، أخضر داكن) صوتي إضعاف حواف المستخرجة من كيموجرامس تظهر في لوحات هاء وواو. سرعة الحركة (ح) المستمدة من هيكل glottal التشرد البيانات المعروضة في لوحة زاي (أنا) والتعمير الحركة جلوتال (ي) المستمدة من البيانات التشرد للأعلى و هوامش أقل شأنا من حظيرة صوتي يظهر في لوحة غ. الأسهم تشير إلى اتجاه حركة دورانية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

كيموجرامس الرقمية اثنين تم إنشاؤها من الأعلى والجانب عرض البيانات HSV (4 أرقام و 4 د). في كيموجرام رقمي (دكج)32،،من3334،35، البيانات بكسل من سطر واحد (عادة عند نقطة السعة اهتزازي إضعاف صوتي كحد أقصى)، اتخذت من عدد من متتالية عالية السرعة هي سلسلة إطارات الفيديو، لتشكل محور الزمانية في اﻻحداثي السيني. تشريد الوقت متفاوتة من الهياكل التي يشملها خط المسح الضوئي دكج مرئياً على التنسيق. في المثال الموضح في الشكل 4-F, دكج مسح مواقع خط للأعلى وعرض الجانب اختيرت في منتصف الطريق على طول البعد أنتيرو الخلفي (فينترو-الظهرية) لإضعاف صوتي، الاستفادة من النهج الذي وصفته هامبالا et al., 27من مكافئ. 1.

أو الأفقي والجمجمة كيودو من المزمار، رسمتها حواف إضعاف صوتي أدنى وأعلى، وتتبع ضمن البيانات دكج (الأرقام 4E و 4F) وأعربت عن في وحدات مترية استناداً إلى إطار الفيديو معدل ومعايرة المعلومات جزءا لا يتجزأ من أشرطة الفيديو (الشكل 4 و H). إعادة تمثيل ثنائي الأبعاد الحركة جلوتال (الأفقي والرأسي) في منتصف حظيرة صوتي (أي مكان السعة الاهتزازي القصوى) على مدى ثلاث دورات glottal كاملة يرد في الشكل 4E وو. خلال معظم دورة جلوتال، كانت حظيرة صوتي على اتصال لوحة زجاج (يمثل الإغلاق جلوتال)، ولكن مع عمق الاتصال متفاوتة. أثناء مرحلة مفتوحة (أي.، عندما لا يكون إضعاف صوتي على اتصال لوحة زجاج) وآثار دونية وصوتي متفوقة إضعاف الصمام الحافة، وأنها تظهر نمط حركة دوري معقدة، في اتفاق جزئي مع النتائج من دراسات أخرى 5 , 20 , 36 , 37 (نمط الحركة وجدت في البشر يميل إلى أن يكون بيضاوي الشكل أكثر منه في العينة الغزال الأحمر التحقيق هنا). من المثير للاهتمام، بلغت الإزاحة الرأسية سعة اهتزازي من حوالي 10 ملم، أيتقريبا حجم أكبر من ما تم العثور عليه في البشر.

تقييم لإضعاف صوتي الاتصال بالمجال

اليكتروجلوتوجرافي (البيض)38 أسلوب غير الغازية مستخدمة على نطاق واسع لقياس التغيرات في حظيرة صوتي النسبي منطقة الاتصال (ففكا) أثناء فونيشن. كثافة منخفضة، يتم تمرير التيار عالي التردد بين قطبين توضع على مستوى حظيرة صوتي على كل جانب من الحنجرة. قبول الاختلافات الناجمة عن إضعاف صوتي (de) الاتصال أثناء إنتاج صوت حنجري تتناسب إلى حد كبير إلى حظيرة صوتي نسبية متفاوتة من وقت الاتصال بالمجال39. إشارة البيض يفترض أن يكون ربط فسيولوجية موثوقة للاهتزاز إضعاف صوتي، مما يعكس التردد الأساسي ونظام متذبذبة (غير منتظمة أو دورية، بما في ذلك بيفوركاتيونس). على الرغم من التطبيق الواسع وعلاقة مباشرة ممكنة ففكا، والموجي البيض، حتى وقت قريب، فقط تم اختباره في دراسة واحدة17، مما يوحي علاقة خطية تقريبا بين ففكا وضخامة إشارة البيض. ولكن، لم يجر التحقيق الاهتزاز الناجم عن تدفق إضعاف صوتي في تلك الدراسة. ولذلك، ولذلك لا يزال يلزم إجراء تقييم تجريبية صارمة للبيض كتدبير ففكا النسبية في ظل الظروف الفسيولوجية الصحيحة.

في معالجة هذه المسألة، حققت هذه المجموعة من الكتاب مؤخرا ثلاثة لارينجيس الغزال الأحمر في إعداد قصت هيمي-الحنجرة استخدام لوحة زجاج إجراء27. وقت الاتصال متفاوتة بين لوحة زجاج وإضعاف صوتي كان يرصدها تسجيلات الفيديو عالية السرعة في الطائرة السهمي في fps 6000، متزامنة مع إشارة البيض بدقة ± 0.167 السيدة الممثل ناتجة عن أن الدراسة تظهر في الرقم 5، مما يشير إلى متوسط إلى اتفاق جيد بين الإشارات البيض وففكا – انظر المرجع27 للحصول على التفاصيل).

Figure 5
الشكل 5 : مقارنة بين إضعاف صوتي مجال الاتصال (ففكا) والموجي اليكتروجلوتوجرافيك (البيض)- (أ-د) فيديو اللقطات من بيانات الفيديو عالية السرعة عرض رأي الجانب الغزال الأحمر هيمي-الحنجرة في إينستانتس أربعة داخل دورة جلوتال. منطقة الاتصال يدوياً المقررة إضعاف صوتي (أي، منطقة حيث كان إضعاف صوتي على اتصال لوحة الزجاج الرأسي في إعداد هيمي-الحنجرة) يتم فرضه في سماوي. (ﻫ) مقارنة البيانات البيض وففكا طبيعية لمرحلة الاتصال إضعاف صوتي واحد دورة جلوتال. البيانات ففكا تنبع من تقييم صوتي إضعاف منطقة الاتصال (عد بكسل) على مدى دورة جلوتال. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

إعداد هيمي-الحنجرة تتشاطر مزايا برنامج الإعداد "التقليدية" الحنجرة قصت (كامل): يمكن في مثل هذا نهج تجريبي، شروط الحدود المادية والفسيولوجية والمعلمات (مثل الضغط سوبجلوتال أو استطالة إضعاف صوتي) تسيطر جيدا إلى حد ما. سلوك هيميلارينكس مثلى لمن الحنجرة الكامل مع الكمال الوحشي التماثل، بالاستثناء تلك المقادير من بعض المعلمات (مثلاً.، معدل تدفق الهواء، وضغط الصوت) وتخفض بمقدار 50% تقريبا، ومع ذلك لا يزال يجري داخل 16من نطاقات واقعية. أما العيب الرئيسي للنهج الحنجرة قصت كاملة، أي.، هو التغلب على انعدام الرؤية على سطح حظيرة صوتي على طول البعد (كيودو الجمجمة) أدنى من الأعلى، في إعداد هيمي-الحنجرة بتقديم وجهة نظر جانب الصوتية تهتز أمثال. وهكذا يسمح الإعداد هيمي-الحنجرة تقييم الحركة إضعاف صوتي في أبعاد متعددة، هو أمر حاسم عند محاولة فهم التفاصيل الدقيقة لآلية توليد الصوت الفيزيائية الحيوية في البشر والثدييات نونومان.

وهنا أظهرت العديد من التطبيقات المثالية للإعداد هيمي-الحنجرة. الوثائق المتعلقة بالاهتزاز إضعاف صوتي من زوايا الكاميرا اثنين يسمح تحليل المزيد من البيانات الكمية والنوعية. يسمح تحليل الحركة جلوتال كيموجرافيك في الاتجاه الرأسي، أدخلت حديثا في هذه الورقة، وإعادة الإعمار للتغيرات الزمنية هندسية من المزمار على طول موقفا مختارة على طول المحور الخلفي أنتيرو جلوتال (دورسو البطني). عند تكرار هذا التحليل لعدة نقاط اكويديستانتلي متباعدة على طول المحور glottal، يمكن إعادة بنائها الحركة جلوتال كامل. لاحظ أن هذا النهج يتيح المقارنة لكن النتائج ليست متطابقة بالمقارنة مع تقييم الحركة إضعاف صوتي بوسم وتتبع الفردية "فليشبوينتس" في الأنسجة إضعاف صوتي (كما في النقاط التي لا تشكل المزمار)، مثلاً، مع خياطة الجروح الدقيقة20 أو كربيد السليكون جسيمات5،40. معرفة دقيقة حول هندسة glottal الوقت متفاوتة في ثلاثة أبعاد حاسمة مواصلة التحقيق في التفاصيل المتعلقة بتدفق الهواء جلوتال وتفاعلها مع أنسجة الحنجرة تهتز. على سبيل المثال، أمثال النماذج الحسابية لصوتي مكتفية ذاتيا الاهتزاز يمكن تحسين كبيانات تجريبية أكثر فيما يتعلق بالنقطة من تدفق الهواء النفاث الفصل 41،42،43،44، 45،46،،من4748 تصبح متاحة.

كما هو موضح في الشكل 5، يمكن إعداد هيمي-الحنجرة تقييم منطقة الاتصال إضعاف صوتي (ففكا) خلال الاهتزاز إضعاف صوتي مكتفية ذاتيا. واحد، ومعرفة الوقت متفاوتة الحجم النسبي ففكا مفيد للتحقق من صحة النتائج من القياسات اليكتروجلوتوجرافيك27، مثلما البيض أسلوب يستخدم على نطاق واسع لتقييم غير الغازية لصوتي أمثال الاهتزاز في فيفو. وعلاوة على ذلك، قد يثبت القياس الهندسة ففكا الدقيق والاختلاف مرور الوقت أمرا حاسما لتحسين فهم فكرة إضعاف صوتي عمق الاتصال 49 وعلاقته المحتملة بالسرعة ما يسمى الموجه المخاطية50 , 51 , 52 , 53-هناك، تحدث موجه سفر يحركها تدفق الهواء داخل طبقة تغطية سطح النسيج إضعاف صوتي. هذه الموجه تنتقل في البداية جنبا إلى جنب مع تدفق الهواء عبر جلوتال من أدنى إلى أعلى صوتي إضعاف الحافة ومن ثم تنتشر أفقياً عبر السطح العلوي إضعاف صوتي مرة واحدة كل دورة متذبذبة54.

كل الأمور في الاعتبار، نهج هيمي-الحنجرة مكونة قوية، ولكن لا تستخدم على نطاق واسع الترسانة المتاحة حاليا للأساليب التجريبية للعلوم الأساسية صوت. هنا، يقدم البرنامج تعليمي لخلق إعداد هيمي-الحنجرة، وتناقش بعض التطبيقات المستقبلية المحتملة. الإرشادات المعطاة قد تساعد في تحسين التكرار تجارب في مختبرات مختلفة، وبالتالي توفير صوت العلماء مع القدرة على فهم أفضل للميكانيكا الحيوية للإنتاج الصوتي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

وأيد هذا العمل بمنحه إلى جانب الأكاديمية النمساوية للعلوم (الكومنولث)، مشروع الوكالة التكنولوجيا في الجمهورية التشيكية لا. TA04010877 (الكومنولث، VH و JGS)، ومؤسسة العلوم التشيكية (جاكر) المشروع لا GA16 01246S (إلى JGS). ونحن نشكر W. تيكومسيه فيتش لاقتراحه استخدام كريم مثبت أسنان، وجي. ص ليسكا من "دائرة الغابات الجيش التشيكية" لمساعدته في الحصول على لارينجيس قصت الغزلان.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Surgical blades Surgeon Jai Surgical Ltd., New Delhi, India
Saw Hand saw (Lux, 150 mm length) Lux, Wermelskirchen, Germany
Thermometer Testo 922 Testo Ltd., Hampshire, UK K-type Probe, Operating temperature -20 to +50 °C
Autoclave bags Autoclave bags vwr.com, VWR International s.r.o., Stribrna Skalice, Czech republic
Conductive glass plates Custom made UPOL - Joint laboratory of Optics
Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.
Fixative cream Denture fixative cream Blend-a-dent Natural
Prongs and fastening system Customized Kanya Al eloxed profiles Distributor: VISIMPEX a.s.. Seifertova 33, 750 02 Prerov, the Czech Rep.;  Combination of Kanya RVS and PVS fastening systems (http://www.kanya.cz/) + custom made prongs
Mounting tube Custom made UPOL - Joint laboratory of Optics,
Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.
LED Light Verbatim 52204 LED Lamp Mitsubishi Chemical Holdings Corporation, Tokyo, Japan
Camera Canon EOS1100D Canon Inc. 18-55 mm lens
Airpump Resun LP100 Resun
Strobe light ELMED Helio-Strob micro2 ELMED Dr. Ing. Mense GmbH, Heiligenhaus, Germany
Humidifier Custom made Voice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech republic
Subglottic tract Custom made adjustable subglottic tract Voice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech republic Hampala, V., Svec, Jan, Schovanek, P., and Mandat, D. Uzitny vzor c. 25585: Model subglotickeho traktu. [Utility model no. 25585: Model of subglottal tract] (In Czech) Soukup, P. 2013-27834(CZ 25505 U1), 1-7. 24-6-2013. Praha, Urad prumysloveho vlastnictvi

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Story, B. H. An overview of the physiology, physics and modeling of the sound source for vowels. Acoust Sci Technol. 23 (4), 195-206 (2002).
  2. Titze, I. R. Principles of voice production (second printing). , National Center for Voice and Speech. Iowa City, IA. (2000).
  3. Cooper, D. S. Ch. 95. Otolaryngology - head and neck surgery. Cummings, C. W., Fredrickson, J. M., Harker, L. A., Schuller, D. E., Krause, C. J. 3, C. V. Mosby. St. Louis and Toronto. 1728-1737 (1986).
  4. Titze, I. R. The myoelastic aerodynamic theory of phonation. Titze, I. R. , National Center for Voice and Speech. Denver CO and Iowa City IA. 1-62 (2006).
  5. Baer, T. Investigation of phonation using excised larynxes (Doctoral dissertation). , Massachusetts Institute of Technology. Cambridge, Mass. (1975).
  6. Bless, D. M., Patel, R. R., Connor, N. Ch. 11. The Larynx. Fried, M. P., Ferlito, A. I, Third Edition, Plural Publishing. San Diego, CA. 181-210 (2009).
  7. Berke, G. S., et al. Laryngeal modeling: theoretical, in vitro, in vivo. Laryngoscope. 97, 871-881 (1987).
  8. Scherer, R. C., Titze, I. R., Curtis, J. F. Pressure-flow relationships in two models of the larynx having rectangular glottal shapes. J Acoust Soc Am. 73 (2), 668-676 (1983).
  9. Sidlof, P., et al. Geometry of human vocal folds and glottal channel for mathematical and biomechanical modeling of voice production. J Biomech. 41 (5), 985-995 (2008).
  10. Scherer, R. C., Torkaman, S., Kuehn, D. P., Afjeh, A. A. Intraglottal pressures in a three-dimensional model with a non-rectangular glottal shape. J Acoust Soc Am. 128 (2), 828-838 (2010).
  11. Titze, I. R. The physics of small-amplitude oscillation of the vocal folds. J Acoust Soc Am. 83 (4), 1536-1552 (1988).
  12. Horacek, J., Svec, J. G. Ch. 2. Paidoussis, M. P. Proceedings of the 5th International Symposium on Fluid Structure Interaction, Aeroelasticity, Flow Induced Vibration and Noise (IMECE2002), Vol.3 ASME Int. Mechanical Engineering Congress, 17-22 November 2002, New Orleans, Louisiana, USA (CD-ROM)., New Orleans, Louisiana, USA, , 1043-1054 (2002).
  13. Vilkman, E., Alku, P., Laukkanen, A. M. Vocal-fold collision mass as a differentiator between registers in the low-pitch range. J Voice. 9 (1), 66-73 (1995).
  14. Herbst, C. T., Svec, J. G. Adjustment of glottal configurations in singing. J Singing. 70 (3), 301-308 (2014).
  15. Hiroto, I. Vibration of vocal cords: an ultra high-speed cinematographic study(Film). , Department of otolaryngology, Kurume University. Kurume, Japan. (1968).
  16. Jiang, J. J., Titze, I. R. A methodological study of hemilaryngeal phonation. Laryngoscope. 103 (8), 872-882 (1993).
  17. Scherer, R. C., Druker, D. G., Titze, I. R. Vocal physiology: voice production, mechanisms and functions. Fujimura, O. , Raven Press. New York. 279-291 (1988).
  18. Jiang, J. J., Titze, I. R. Measurement of vocal fold intraglottal pressure and impact stress. J Voice. 8 (2), 132-144 (1994).
  19. Alipour, F., Scherer, R. C. Dynamic glottal pressures in an excised hemilarynx model. J Voice. 14 (4), 443-454 (2000).
  20. Berry, D. A., Montequin, D. W., Tayama, N. High-speed digital imaging of the medial surface of the vocal folds. J Acoust Soc Am. 110 (5 Pt 1), 2539-2547 (2001).
  21. Döllinger, M., Tayama, N., Berry, D. A. Empirical eigenfunctions and medial surface dynamics of a human vocal fold. Methods Inf Med. 44 (3), 384-391 (2005).
  22. Döllinger, M., Berry, D. A., Berke, G. S. Medial surface dynamics of an in vivo canine vocal fold during phonation. J Acoust Soc Am. 117 (5), 3174-3183 (2005).
  23. Döllinger, M., Berry, D. A., Kniesburges, S. Dynamic vocal fold parameters with changing adduction in ex-vivo hemilarynx experiments. J Acoust Soc Am. 139 (5), 2372-2385 (2016).
  24. Durham, P. L., Scherer, R. C., Druker, D. G., Titze, I. R. Development of excised larynx procedures for studying mechanisms of phonation. Technical report. , Voice Acoustics and Biomechanics Laboratory, Department of Speech Pathology and Audiology, The University of Iowa. (1987).
  25. Chan, R. W., Titze, I. R. Effect of postmortem changes and freezing on the viscoelastic properties of vocal fold tissues. Ann Biomed Eng. 31 (4), 482-491 (2003).
  26. Berg van den, J. W., Tan, T. S. Results of experiments with human larynxes. Practica Oto-Rhino-Laryngologica. 21, 425-450 (1959).
  27. Hampala, V., Garcia, M., Svec, J. G., Scherer, R. C., Herbst, C. T. Relationship between the electroglottographic signal and vocal fold contact area. J Voice. 30 (2), 161-171 (2016).
  28. Herbst, C. T., et al. Glottal opening and closing events investigated by electroglottography and super-high-speed video recordings. J Exp Biol. 217 (6), 955-963 (2014).
  29. Zemlin, W. R. Speech and hearing science: Anatomy & physiology. , 3, Prentice Hall. New Jersey. (1988).
  30. Lohscheller, J., Toy, H., Rosanowski, F., Eysholdt, U., Döllinger, M. Clinically evaluated procedure for the reconstruction of vocal fold vibrations from endoscopic digital high-speed videos. Med. Image Anal. 11 (4), 400-413 (2007).
  31. Wittenberg, T., Moser, M., Tigges, M., Eysholdt, U. Recording, processing, and analysis of digital high-speed sequences in glottography. Mach Vis Appl. 8 (6), 399-404 (1995).
  32. Larsson, H., Hertegard, S., Lindestad, P. A., Hammarberg, B. Vocal fold vibrations: high-speed imaging, kymography, and acoustic analysis: a preliminary report. Laryngoscope. 110 (12), 2117-2122 (2000).
  33. Wittenberg, T., Tigges, M., Mergell, P., Eysholdt, U. Functional imaging of vocal fold vibration: digital multislice high-speed kymography. J Voice. 14 (3), 422-442 (2000).
  34. Deliyski, D., Petrushev, P. AQL 2003 Hamburg: Proceeding Papers for the Conference Advances in Quantitative Laryngology, Voice and Speech Research. (CD ROM). Schade, G., Müller, F., Wittenberg, T., Hess, M. , IRB Verlag. Stuttgart, Germany. 1-16 (2003).
  35. Svec, J. G., Schutte, H. K. Kymographic imaging of laryngeal vibrations. Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg. 20 (6), 458-465 (2012).
  36. Doellinger, M., Berry, D. A. Visualization and quantification of the medial surface dynamics of an excised human vocal fold during phonation. J Voice. 20 (3), 401-413 (2006).
  37. Kusuyama, T., Fukuda, H., Shiotani, A., Nakagawa, H., Kanzaki, J. Analysis of vocal fold vibration by x-ray stroboscopy with multiple markers. Otolaryngol Head Neck Surg. 124 (3), 317-322 (2001).
  38. Fabre, P. Un procédé électrique percuntané d'inscription de l'accolement glottique au cours de la phonation: glottographie de haute fréquence; premiers résultats [A non-invasive electric method for measuring glottal closure during phonation: High frequency glottography: first results]. Bull. Acad. Nat. Med. 141, 66-69 (1957).
  39. Baken, R. J. Electroglottography. J Voice. 6 (2), 98-110 (1992).
  40. Baer, T. Vocal Fold Physiology. Stevens, K. N., Hirano, M. , University of Tokyo Press. Tokyo. 119-133 (1981).
  41. Pelorson, X., Hirschberg, A., van Hassel, R. R., Wijnands, A. P. J., Auregan, Y. Theoretical and experimental study of quasisteady-flow separation within the glottis during phonation. Application to a modified two-mass model. J Acoust Soc Am. 96 (6), 3416-3431 (1994).
  42. Alipour, F., Scherer, R. C. Flow separation in a computational oscillating vocal fold model. J Acoust Soc Am. 116 (3), 1710-1719 (2004).
  43. Zhang, Z. Influence of flow separation location on phonation onset. J Acoust Soc Am. 124 (3), 1689-1694 (2008).
  44. Kaburagi, T., Tanabe, Y. Low-dimensional models of the glottal flow incorporating viscous-inviscid interaction. J Acoust Soc Am. 125 (1), 391-404 (2009).
  45. Sidlof, P., Doaré, O., Cadot, O., Chaigne, A. Measurement of flow separation in a human vocal folds model. Exp Fluids. 51 (1), 123-136 (2011).
  46. Smith, S. L., Thomson, S. L. Effect of inferior surface angle on the self-oscillation of a computational vocal fold model. J Acoust Soc Am. 131 (5), 4062-4075 (2012).
  47. Khosla, S., Oren, L., Ying, J., Gutmark, E. Direct simultaneous measurement of intraglottal geometry and velocity fields in excised larynges. Laryngoscope. 124, S1-S13 (2014).
  48. Brücker, C., Kirmse, C., Triep, M. Feedback of the glottal jet flow with supraglottal wall oscillations. Acta Acustica United With Acustica. 102 (2), 240-243 (2016).
  49. Herbst, C. T., Fitch, W. T., Lohscheller, J., Svec, J. G. AQL 2013, Proceedings of the 10th International Conference on Advances in Quantitative Laryngology, Voice and Speech Research. Deliyski, D. D. , AQL Press. Cincinnati, Ohio, USA. 75-76 (2013).
  50. Berke, G. S., Gerratt, B. R. Laryngeal biomechanics: an overview of mucosal wave mechanics. J Voice. 7 (2), 123-128 (1993).
  51. Boessenecker, A., Berry, D. A., Lohscheller, J., Eysholdt, U., Doellinger, M. Mucosal wave properties of a human vocal fold. Acta Acustica United With Acustica. 93 (5), 815-823 (2007).
  52. Hirano, M. Clinical examination of voice. 5, Springer-Verlag. Wien, Austria. (1981).
  53. Jing, B., Tang, S., Wu, L., Wang, S., Wan, M. Visualizing the Vibration of Laryngeal Tissue during Phonation Using Ultrafast Plane Wave Ultrasonography. Ultrasound in Med BIol. 42 (12), 2812-2825 (2016).
  54. Herbst, C. T. Ch. 6. Vertebrate Sound Production and Acoustic Communication. Suthers, R. A., Fitch, W. T., Fay, R. R., Popper, A. N. , Springer International Publishing. Switzerland. 159-189 (2016).

Tags

علم وظائف الأعضاء، 129 قضية، إنتاج صوت، هيمي-الحنجرة، قصت الحنجرة، طيات صوتي، تحليل الحركة جلوتال كيموجرافيك، إضعاف صوتي الاتصال، ففكا، اليكتروجلوتوجرافي
هيمي-سرطانات الإعداد لدراسة الاهتزاز إضعاف صوتي في ثلاثة أبعاد
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Herbst, C. T., Hampala, V., Garcia,… More

Herbst, C. T., Hampala, V., Garcia, M., Hofer, R., Svec, J. G. Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions. J. Vis. Exp. (129), e55303, doi:10.3791/55303 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter