本文介绍了一种制备半喉标本的方案，可实现声带振动的多维度观察，从而研究人类及非人类哺乳动物发声过程中多种生物物理特性。
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本文内容
摘要
摘要
人类和大多数非人类哺乳动物的声音是在喉部通过声带的自持振荡产生的。直接记录声带振动的可视化资料具有挑战性，尤其是在非人类哺乳动物中。作为一种替代方法，离体喉实验能够在受控的生理和物理条件下研究声带振动。然而，使用完整的喉部仅能提供声带的顶部视图，导致在声带与空气动力相互作用过程中，其振荡结构的关键部分无法被观察到。这一局限性可通过采用半喉装置来克服，即通过矢状面中线切除喉部的一侧，从而在声带自持振荡期间同时获得剩余声带的上方和侧方视图。
本文提供了喉半切结构的解剖制备及其在实验台上的安装步骤的逐步指导。通过两台同步高速摄像机（上方和侧方视角）采集的高速视频数据，记录了喉半切标本发声的示例，展示了声带的三维运动及其相应的随时间变化的接触面积。本出版物中对喉半切实验装置的详细记录将有助于在实验研究中实现该技术的应用与可靠的可重复性，使嗓音科学研究人员能够更深入地理解发声过程中的生物力学机制。
引言
声音通常由喉部组织（主要是声带）振动产生，将肺部提供的稳定气流转换为一系列气流脉冲。声学压力波形（即由这一系列气流脉冲产生的主要声波在声学上激励声道，经其滤波后，声音从口腔辐射而出，并在一定程度上从鼻腔辐射。1产生的声音的频谱构成在很大程度上受到声带振动质量的影响，而声带振动质量由喉部生物力学特性及与气管气流的相互作用所调控。2因此，无论是在临床还是研究背景下，对声带振动的记录与评估在嗓音产生研究中都具有重要意义。
在人类中，通过内窥镜直接观察发声过程中喉部的 in vivo 研究具有挑战性，而在非人类哺乳动物中，鉴于当前的技术手段，几乎无法实现。因此，为了确保对物理和/或生理实验边界条件进行严格控制，使用离体喉部3,4 在许多情况下是研究 in vivo 发声机制的适当替代方法。
声带振动是一种复杂的三维现象5。尽管传统的研究方法（如喉镜检查（in vivo）或离体喉标本实验）通常只能提供声带振动时的上方视图6，但这些方法无法实现对声带运动的完....
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方案
本文分析的动物标本均按照捷克共和国奥洛穆茨帕拉茨基大学的标准伦理要求进行处理。这些标本来自在森林中野生生活的马鹿，由捷克军队林业部门在常规狩猎季节期间猎获。
1. 半喉标本的制备
注意：应使用如文献4所述正确制备的标本。喉部组织在切除后应立即快速冷冻25，并在 -80 °C 下保存，以最大限度减少组织降解和生物力学特性改变的风险，并允许在合适的时间进行实验。
- 解冻喉部
- 将冷冻的喉部放入两个高压灭菌袋或其他具有防水密封功能的塑料袋中。密封后，将其置于30 °C的水浴中，直至喉部完全解冻。所需时间从数小时到超过一天不等，具体取决于喉部大小和冷冻温度。
- 清洗喉部
- 喉部解冻后，将其从袋中取出，并用生理盐水（0.9% NaCl）彻底清洗。
- 根据需要小心去除多余组织（如外部颈部肌肉、舌骨等），避免损伤主要喉部结构，并将气管缩短至适合将喉部安装到供气管上的长度（通常约为4–5 cm）。
- 检查喉部组织是否存在潜在异常，例如伤口、器质性变形或因冷冻过程可能产生的裂纹，这些因素可能导致喉部不适合用于实验。 ....
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结果
如前一节所述，半喉标本制备及其在气源管上安装的示意图分别如图1和图2所示。
从两个摄像角度记录声带振动
从上方和侧面使用两台同步的高速视频（HSV）摄像机记录半喉声带在气流诱导下的自持振荡，摄像机采集速率为每秒6,000帧，同时以44.1 kHz采样率同步记录声学信号和电声门图（详见下文）数据。有关数据采集系统的更多细节，包括所用设备清单，可参见该作者团队此前发表的文献。 27,28。这些HSV记录的影像片段见于随附的视频中。在振动周期的代表性时刻提取的静态图像如图.......
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讨论
半喉制备具有以下优点 "常规的" （完整）离体喉装置：在这种实验方法中，声门下压力或声带伸长等物理和生理边界条件与参数可以得到较好的控制。半喉的运动行为与具有完美侧向对称性的完整喉相似，只是某些参数的量值例如．、气流速率、声压）降低约50%，但仍处于合理范围内16完整切除喉部方法的主要缺点是， 即然而，在半喉装置中，通过提供声带振动的侧视视角，克服了沿头尾（尾-头）方向声带表面可见度不足的问题。因此，半喉装置能够从多个维度评估声带运动，这对于深入理解人类及非人类哺乳动物发声过程中生物物理机制的细微特征至关重要。
在此，展示了半喉装置的若干典型应用。从两个摄像角度记录声带振动情况，可进一步进行定性和定量数据分析。本文首次引入的垂直方向喉镜运动的显微测振分析法，能够重建沿声门前后（背-腹）轴线上选定位置处声门时间-几何变化情况。当沿声门轴线等间距选取多个点重复此分析时，可重建整个声门的运动过程。需注意，该方法所得结果与通过标记并追踪声带特定点来评估声带运动的方法具有可比性，但并不完全相同.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本工作得到了奥地利科学院APART基金（CTH）、捷克共和国技术局项目编号TA04010877（CTH、VH和JGS）以及捷克科学基金会（GACR）项目编号GA16-01246S（授予JGS）的支持。我们感谢W. Tecumseh Fitch提出使用假牙固定霜的建议，以及捷克陆军林业局Ing. P. Liska在获取切除的鹿喉方面的帮助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 手术刀片 | 外科医生 | Jai Surgical Ltd.，印度新德里 | |
| 锯子 | 手锯（Lux，150 mm 长度） | Lux，德国韦尔梅尔斯基兴 | |
| 温度计 | Testo 922 | Testo Ltd.，英国汉普郡 | K型探头，工作温度 -20 至 +50 °C |
| 高压灭菌袋 | 高压灭菌袋 | vwr.com，VWR International s.r.o.，捷克斯特里布纳·斯卡利采 | |
| 导电玻璃板 | 定制 | UPOL - 光学联合实验室 Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, 捷克共和国 | |
| 固定霜 | 义齿固定霜 | Blend-a-dent Natural | |
| 叉状部件及固定系统 | 定制 Kanya 铝氧化型材 | 经销商：VISIMPEX a.s.，Seifertova 33, 750 02 Prerov, 捷克共和国； | Kanya RVS 与 PVS 固定系统的组合（http://www.kanya.cz/）+ 定制叉状部件 |
| 安装管 | 定制 | UPOL - 光学联合实验室， Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, 捷克共和国 | |
| LED 灯 | Verbatim 52204 LED 灯 | 三菱化学控股集团，日本东京 | |
| 相机 | Canon EOS1100D | 佳能公司 | 18-55 mm 镜头 |
| 气泵 | Resun LP100 | Resun | |
| 频闪灯 | ELMED Helio-Strob micro2 | ELMED Dr. Ing. Mense GmbH，德国海利根豪斯 | |
| 加湿器 | 定制 | 语音研究实验室，生物物理学系，理学院，帕拉茨基大学奥洛穆茨，捷克共和国 | |
| 声门下通道 | 可调节定制声门下通道 | 语音研究实验室，生物物理学系，理学院，帕拉茨基大学奥洛穆茨，捷克共和国 | Hampala, V., Svec, Jan, Schovanek, P., 和 Mandat, D. 实用新型编号 25585：声门下通道模型。[实用新型编号 25585：声门下通道模型]（捷克语）Soukup, P. 2013-27834(CZ 25505 U1), 1-7. 2013年6月24日。布拉格，工业产权局 |
参考文献
- 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).
- Titze, I. R. Principles of voice production (second printing). , National Center for Voice and Speech. Iowa City, IA. (2000).
- Cooper, D. S. Ch. 95.
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重印与许可
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