Hemi-laryngée Setup pour étudier la Vibration du champ Vocal en trois Dimensions

Afin de comprendre comment la voix humaine et mammalienne est créée, il est important d’étudier les vibrations des cordes vocales. Comme ils sont difficiles à étudier à l’intérieur du corps, les larynges excisées ont été utilisés pour obtenir des informations plus détaillées sur le comportement et les propriétés des cordes vocales. Dans cette vidéo, nous montrons comment créer une configuration dite hémi-larynx.

Une moitié du larynx est retirée afin de visualiser la vibration des cordes vocales non seulement d’en haut mais aussi de côté. Ceci est bénéfique pour l’étude des caractéristiques vibratoires qui restent cachées dans une configuration conventionnelle utilisant un larynx entier. Dans cette démonstration, le larynx d’un cerf élaphe sera utilisé.

Étant donné que les échantillons de larynx utilisés sont généralement congelés rapidement dans de l’azote liquide et stockés au congélateur, il est nécessaire de décongeler correctement l’échantillon choisi afin de ne pas altérer les propriétés biomécaniques du tissu. Tout d’abord, insérez le larynx gelé dans un autoclave à deux volets ou tout autre sac en plastique à fermeture étanche. Ajoutez également un poids, ce qui aide à maintenir le larynx sous la surface de l’eau.

Fermez le sac et mettez-le dans un bain-marie à une température d’environ 30 degrés Celsius jusqu’à ce que le larynx soit complètement dégivré. Une fois le larynx complètement décongelé, sortez-le du sac et nettoyez-le soigneusement avec une solution saline. Le cas échéant, retirez les structures superflues telles que les muscles externes du cou ou l’os hyoïde.

Pour certaines questions de recherche bioacoustique, les structures supralaryngées peuvent être conservées intactes, ce qui limite toutefois la visibilité des cordes vocales par le haut. Raccourcissez la trachée à une longueur d’environ 45 centimètres afin qu’elle puisse être utilisée plus tard pour monter le larynx sur un tube d’alimentation en air. Avant de procéder à la préparation, vérifiez toujours que le larynx ne présente pas d’anomalies tissulaires potentielles et des fissures apparaissant occasionnellement pendant le processus de congélation éclair.

L’étape suivante consiste à exposer la moitié du cartilage thyroïdien. Tout d’abord, retirez les muscles laryngés externes à l’aide d’un scalpel. Commencez la procédure de coupe par une première coupe verticale à travers la partie antérieure du cartilage thyroïdien.

Dirigez soigneusement la coupure plus sur le côté qui doit être retiré pour éviter d’endommager la corde vocale qui doit être préservée et étudiée. Si le cartilage est trop rigide en raison de l’ossification, utilisez une petite scie. Ensuite, coupez le cartilage cricoïde mi-sagittaly.

Créez l’incision verticalement entre les cartilages aryténoïdes et arrêtez-vous approximativement au niveau horizontal de l’encoche thyroïdienne inférieure. Reliez les deux incisions en faisant une coupe horizontale en commençant par l’extrémité inférieure de l’incision verticale dans le cartilage cricoïde et dirigez la coupe vers l’encoche thyroïdienne inférieure. Pliez le côté du larynx qui va être retiré vers l’extrémité antérieure et faites une coupe verticale à travers les tissus mous de la face interne du cartilage thyroïdien.

C’est le moment le plus crucial de toute la procédure. Par conséquent, soyez extrêmement prudent lorsque vous créez l’incision de l’attache antérieure des cordes vocales au cartilage thyroïdien. Si le cartilage thyroïdien est sectionné correctement, la glotte résultante contiendra toujours un léger espace antérieur.

Afin d’exposer les cordes vocales pour obtenir une bonne vue supérieure, il est parfois utile de supprimer également les structures au-dessus des cordes vocales. Dans certains cas, les tissus laryngés mous internes perdent leur connexion avec le cartilage thyroïdien après la procédure de coupe et interfèrent avec la corde vocale. Dans ce cas, l’ablation de ce tissu superflu est inévitable.

Enfin, retirez une petite partie du cartilage thyroïdien postérieur afin de faciliter l’adduction des cordes vocales par les aryténoïdes. Le larynx a maintenant une mortaise en forme de L correspondant à la disposition des plaques de classe en forme de L utilisée dans la configuration. Le côté gauche de l’hémi-larynx offre une vue médiale où les incisions de la thyroïde et du cartilage cricoïde sont visibles ainsi que la corde vocale restante et le cartilage aryténoïde.

Le dispositif expérimental pour les hémi-larynges se compose de trois parties de base. Un tube d’alimentation en air qui fournit de l’air réchauffé et humidifié dans le larynx. Puis deux plaques transparentes en remplacement des parties laryngées enlevées et des griffes pour l’adduction de la corde vocale étudiée et la stabilisation du larynx.

Maintenant, nous allons monter le larynx sur le tube d’alimentation en air. Couvrez le tube avec de la crème fixatrice de prothèses dentaires et montez le larynx à l’aide de sa trachée. La crème fixatrice de prothèses dentaires agit comme un adhésif et scelle les espaces potentiels.

Fixez la trachée à l’aide d’une sangle en plastique serrée ou d’une autre pince utile. Couvrez également les bords de la coupure avec la crème fixatrice de prothèse dentaire et fixez les plaques transparentes. Stabilisez le cartilage thyroïdien et adduisez la corde vocale à l’aide des griffes.

À ce stade, la configuration hémi-laryngée est prête à l’emploi. Appliquez le flux d’air et vérifiez s’il y a des fuites. Si l’air s’échappe sur le côté, scellez les espaces en ajoutant un peu plus de crème fixatrice.

Pour voir les vibrations des cordes vocales en temps réel, une lumière stroboscopique peut être appliquée. L’application principale de la configuration hémi-larynx est d’observer la vibration des cordes vocales non seulement par le haut mais aussi par le côté. À cette fin, deux caméras vidéo synchronisées à grande vitesse sont utilisées.

Un pour la vue de dessus et un pour la vue latérale. Ici, nous voyons la vibration des cordes vocales de l’hémi-larynx documentée par les deux caméras synchronisées fonctionnant à 6 000 images par seconde. Le panneau de gauche affiche la vue de dessus et le panneau de droite montre la vue de côté.

Le cordon vocal vibre à la vitesse d’environ 70 cycles par seconde et les vidéos capturées sont ici montrées au ralenti. L’espace entre le pli vocal et la plaque de verre s’appelle la glotte. Il peut être quantifié en mesurant sa surface au fur et à mesure de son évolution dans le temps.

Ici, cette zone glottale est exprimée en pixels. Il est nul lorsque la corde vocale est en contact avec la plaque de verre et non nul lorsque l’air circule à travers la glotte. L’analyse du signal acoustique résultant du processus de vibration des cordes vocales dans l’hémi-larynx montre que les principaux événements d’excitation acoustique se produisent à deux moments au cours d’un cycle vibratoire.

Au moment de l’ouverture glottale, lorsque le pli vocal perd le contact avec la plaque de verre et au moment de la fermeture glottique lorsque le cordon vocal a de nouveau atteint le contact complet avec la plaque de verre. Dans l’animation suivante, la zone de contact variable dans le temps de la corde vocale avec la plaque de verre est indiquée en orange pour un cycle vibratoire. Ici, la configuration hémi-larynx est utilisée pour valider une méthode appelée électroglottographie ou EGG.

Le signal EGG acquis simultanément est indiqué ici en bleu. Il existe une corrélation raisonnablement bonne entre la surface de contact de la corde vocale et le signal EGG. Ceci est documenté plus en détail dans une étude récente de notre groupe.

Dans la dernière section de cette vidéo, nous présentons une nouvelle méthode pour évaluer les vibrations des cordes vocales en trois dimensions, appelée analyse chimiographique du mouvement glottal. Dans un chimiogramme numérique, les informations d’image trouvées le long d’une ligne dans une vidéo à grande vitesse sont évaluées pour chaque image vidéo et tracées de gauche à droite. Le chimiogramme résultant montre le mouvement de la structure des cordes vocales le long de la ligne de balayage au fur et à mesure qu’elle se développe dans le temps.

Des chimiogrammes sont générés pour la vue de dessus et de côté, les lignes de balayage chimiographiques étant placées exactement au milieu de la corde vocale. Le décalage temporel des bords des cordes vocales est tracé. Le graphique bleu clair montre la déviation latérale de la corde vocale et les graphiques rouge et vert montrent la déviation verticale du bord inférieur et supérieur de la corde vocale respectivement.

Les informations résultantes peuvent être combinées pour synthétiser une animation montrant le mouvement de la glotte en deux dimensions, comme on le voit sur la ligne médiane de la glotte. Dans cette vidéo, nous avons fourni un tutoriel pour créer une configuration hémi-larynx. Nous avons montré quelques applications potentielles pour évaluer les vibrations des cordes vocales non seulement par le haut mais aussi par le côté, ajoutant ainsi des données empiriques cruciales pour mieux comprendre un aspect clé de la génération de la voix.