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方法論記事

3 つの次元で声帯振動を勉強のため片側喉頭セットアップ

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DOI：

10.3791/55303

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2017年11月25日

 ,  ,  ,  , 
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

この記事について

サマリー

本稿ではヒトとヒト以外の哺乳類における発声の様々 な生物物理学的側面を調査するために声帯振動の多次元ビューを促進するヘミ喉頭標本の準備のためのプロトコル。

要約

ほとんどのヒト以外の哺乳類と人間の声は、声帯の自立振動を通して喉頭で生成されます。声帯振動の直接の映像記録は、ヒト以外の哺乳類で特に困難です。別の方法としては、摘出喉頭実験は管理された生理学的および物理的な条件の下で声帯振動を調査する機会を提供します。ただし、完全喉頭の使用は単空気力との相互作用観測による振動の構造の重要な部分を除く、声帯の平面図を提供します。ここで 1 つの半分にヘミ喉頭セットアップを利用してこの制限を克服できる喉頭の半ば矢削除、自励発振時に優れたと残りの声帯の横方向ビューを提供します。

ここでは、研究室のベンチに片側喉頭の構造と、取り付けの解剖学的な準備のためのステップ バイ ステップ ガイドが与えられます。ヘミ喉頭準備の模範的な発声は、2 つの同期カメラ (スーペリアーと横方向の眺め)、示す三次元声帯運動および対応する接触面積の時間変化を取り込んだ高速ビデオ データを記載されています。このパブリケーションでヘミ喉頭セットアップのドキュメント アプリケーションと再現性の実験的研究、発声のバイオメカニクスを理解する可能性のある音声科学者を提供することで容易になります。

概要

声は、空気パルス シーケンスに肺によって提供される安定した気流を変換する喉頭組織 (主に声帯ヒダ) を振動によって通常作成されます。音圧波形 (つまり、プライマリの音)、それらをフィルタ リングする声道音響流パルスこのシーケンスから新興興奮させるし、鼻1 から放射口からと (ある程度) に結果としての音.生成された音のスペクトル構成主、声帯振動、喉頭のバイオメカニクスと2気管気流との相互作用によって支配の質によって影響されます。臨床と研究のコンテキストの両方で、ドキュメントと声帯振動の評価は、何よりも興味の発声を学ぶとき。

ヒトでは、体内の健全な生産の間に喉頭の直接内視鏡調査は挑戦的なとは現在技術的な手段を与えられるヒト以外の哺乳類のほぼ不可能です。したがって、慎重に制御保証物理的および/または生理学的な実験的境界条件、摘出 larynges3,4の使用する順番は、多くの場合の調査のための適切な置換体内音声生成機構。

声帯振動は、複雑な 3次元現象5です。従来の調査法のような (体内) 喉頭内視鏡検査または摘出喉頭準備通常ビューを提供のみ優れた声帯の振動6、彼らはの完全な三次元解析を許可しません。声帯運動。特に、優れたビューで声帯の下 (尾) 余白は見えない振動サイクルの主要な部分の間に。これは劣る (尾) と (頭蓋) 縁声帯、声帯振動5中に通常見られる現象間の位相遅延が原因です。数理モデルから調査結果をバックアップするための直接経験的な証拠は乏しい、ジオメトリの知識と低い声の動きを折るエッジ7、およびこうして声門チャネル8,9のジオメトリ,10は喉頭・声帯組織・結果の荷重や圧力11,12間の相互作用の理解のために重要です。恒例の優れたビューから隠されている声帯振動の別の側面は、2 つの声帯間の接触の垂直 (caudo 頭蓋) 深さです。連絡先奥行き歌 (レジスタ「裏声」対「胸」)13,14で使うボーカル レジスタの潜在的な指標は、声帯ヒダの縦の厚さに関連しています。

ここで 1 つの半分は、いわゆる片側喉頭セットアップ従来 (フル) 摘出喉頭製剤の欠点を克服するために利用できる喉頭が削除されるため、残りの振動特性の評価が容易3 つの次元で声帯。驚いたことに、この 1960 年代15設定の導入、1993年16における概念の初期検証多くない所はこの有望な実験的アプローチと17,18 実験を実行しています。 ,,1920,21,22,23。これのための説明は、実行可能な片側喉頭準備の作成の難しさの発見可能性があります。従来の切除 (フル) 喉頭の準備は十分に文書化4が、このような詳細な手順がないまだ片側喉頭のセットアップを作成するため。したがって、このペーパー レッド ディアの標本から実験結果によって補われる確実に再現可能な片側喉頭セットアップを確立するためのチュートリアルを提供する目的です。

ヘミ喉頭セットアップは測定装置、高速などの「従来型」の摘出喉頭セットアップまたはサウンドの生成中または適切な喉頭の構造物の振動を適切に文書に他のイメージング技術と多くの機能を共有します。加熱、加湿空気の供給。これらの一般的なセットアップの考慮事項は、本章4国立センターの音声、音声24から技術的なレポートで詳細に説明します。この原稿の範囲を超えてこれらの指示の繰り返しになります。ここでは、ヘミ喉頭セットアップを生成するため特殊なディレクティブのみが掲載されています。

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プロトコル

本稿で分析した動物の標本は、パラツキー大学オロモウツ、チェコ共和国での標準倫理的な要件に従って扱われました。彼らは赤いシカの通常の狩猟シーズン中にチェコ軍森林サービスによって捜された林で乱暴生活から生じる。

1. 片側喉頭標本の準備

注: 唯一の適切に準備された標本使わなければなりません、4に示すように。喉頭の凍結迅速な切除し-80 ° C で保存した直後に25組織分解の潜在性と力学的特性の変化を最小限に抑えるし、でいつでも実験を実行することができます。

  1. 喉頭を解凍
    1. 2 オートクレーブ バッグや防水シールと他のビニール袋に冷凍の喉頭を挿入します。袋を密封して喉頭を完全に解凍するまで 30 の ° C に加熱水のお風呂に入れます。必要な期間の範囲は、数時間から喉頭サイズおよび凍結温度によってより多くの日。
  2. 喉頭をクリーニング
    1. バッグから削除し、徹底的にそれをきれいに生理食塩液を喉頭を解凍後 (0.9 %nacl)。
    2. 慎重に必要に応じて、余分な組織を削除 (すなわち外部の首の筋肉、舌骨など) なしメインの喉頭の構造の損傷や気管、空気供給管に喉頭をマウントするために十分な長さを短縮 (ca. 通常 4-5 cm)。
    3. 潜在的実験には不向き、喉頭を作ることができる凍結の過程から発生するクラックや有機の変形、傷などの潜在的な生体組織異常のため喉頭組織を確認します。
  3. 甲状腺と輪状軟骨の露出
    1. 正中カット片側喉頭の作成の準備で軟骨を公開するので、メスを用いた甲状腺と輪状軟骨周囲の外喉頭筋組織の部分を削除します。この準備段階は、図 1 aおよび1 bで描かれています。
  4. 正中甲状軟骨を切ってください。
    1. 甲状軟骨の前部の初期垂直カットを作る。
    2. 保存状態を維持する必要がある声帯に損傷を与えるために、削除される側に少しカットして慎重に置きます。可能であれば、切断用メスを使用します。軟骨が骨化すると場合、は、小さな鋸を使用します。
  5. 輪状軟骨を切断
    1. 垂直方向にカットをリード (下方に) から披裂軟骨の間に放置して下甲状腺ノッチの約水平レベルに輪状軟骨。
  6. 喉頭に L 字切開を作成する 1 つの声帯除去
    1. 輪状軟骨で、以前作った垂直カットの下の端から始まってを切り取って、下甲状腺切り込みに向かって新しいカットを導く水平を確認します。前方削除する起こっている喉頭の側面を隠します。
    2. 甲状軟骨の内側の軟部組織を切って、甲状軟骨、声帯への損傷を避けるために、声帯の前方の添付ファイルの間にカットをリードしながら注意してください - 垂直を確認します。
  7. 甲状軟骨のカットの絞り込み
    1. 以前検査した声帯の前方部分にできるだけ近いメス、のこぎり、または甲状軟骨で正確にストレート カットを適用し、として取得するために、ファイルを使用します。
    2. また後部の甲状軟骨の一部を削除、披裂の内転の芯を挿入するためのスペースを作成するために軟骨そしてこうしてボーカル折り (下記参照)。この準備段階は、図 1と1 Dで描かれています。
      注: 研究の質問によって声帯全体における博覧会は上からの表示を有効にするのに必要かもしれない。このような場合は、(真) の声帯 (すなわち、心室または前庭倍、解剖学標本の指定に応じて) 上の構造を削除してください。いくつかの標本は声帯より上内側の軟喉頭部甲状軟骨との接続を失う可能性があり、声帯振動時に干渉、スプリアスの (大抵不規則な) 振動パターンを引き起こして可能性があります。このようなケースでは、その組織を慎重に除去は避けられないです。

figure-protocol-1
図 1: ヘミ喉頭準備および取り付け。(A) と (B) クリーニング喉頭片、左声帯; 削除する前に、内側と後部のビュー(C) と (D) 準備されたヘミ喉頭 L 字切開 (左声帯除去)、内側と後部のビュー。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

2. 片側喉頭実験

  1. ヘミ喉頭セットアップ
    1. 喉頭に温め、加湿空気を提供する空気供給管を使用します。
    2. 構造 2 は垂直に削除された喉頭部分の代替として透明板を配置しました。
    3. 使用熊手が喉頭の安定性が向上し、縦のガラス プレートに残りの声帯の内転によって適切な pre-phonatory 喉頭構成を作成するため4 (図 2 a参照)。
      注: 理論的には、声帯可能性がありますもが内転し縫合糸と滑車レバー システム26の重みで。しかし、このようなアプローチは、これらの著者の最高の知識にまだ試みられて hemilarynx 準備のため。

figure-protocol-2

図 2: ヘミ喉頭セットアップします。(A) 支持構造: 空気供給管、L 型のガラス プレート アレンジ、内転の熊手。(B) 片側喉頭内転の突起を持つ準備をマウントします。(C)、ヘミ-喉頭-準備の (D) クローズ アップ表示側からと、上からそれぞれ。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

  1. ヘミ喉頭をマウント
    1. 義歯固定剤クリームを空気供給管をカバーし、喉頭、気管の残りの部分をマウントします。定着性のクリームは接着剤として働き、従って気密のシールを作成する、潜在的なギャップを閉じます。
    2. プラスチック製のストラップやホースのクランプを締めと気管を固定します。
    3. また定着剤の定着性声帯や喉頭生体組織の内部ソフト クリームを拡散を回避しながら、クリームと甲状軟骨のカットのエッジをカバーします。
    4. 透明の板を取り付けます。
  2. 甲状軟骨の突起を使用して声帯の内転の安定化
    1. 付加体をプレートに声帯、甲状軟骨を安定させる突起を使用します。
    2. 定着性のクリームが設定後は、声帯振動とヘミ喉頭とガラス板の可能なリークのチェックを確立するために空気の流れを適用します。
    3. 多く定着性のクリームを追加することによって、最終的に発生するギャップをシールします。

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結果

ヘミ喉頭準備をし、前のセクションで参照している、空気供給管に取付部のイラストは、それぞれ図 1と図 2で提供されます。

2 つのカメラ アングルから声帯振動のドキュメント

片側喉頭の声帯の気流力自立振動上から記載され、2 つの側から同期高速ビデオ (HSV) カメラ 6,000 フレーム/秒、音響の時間同期録音によって補完で運営し、electroglottographic (下記参照) データを 44.1 kHz でサンプリングします。使用する機器のリストを含むデータ集録のセットアップの詳細については、著者27,...

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ディスカッション

ヘミ喉頭準備を共有する「従来型」の (完全な) 摘出喉頭セットアップの利点: このような実験的アプローチ、物理的、生理的な境界条件とパラメーター (声門圧力や声帯伸長) などはすることができますかなりよく制御されます。Hemilarynx の動作は相同性と完璧な完全喉頭の横方向の対称性、例外とその大きさのいくつかのパラメーターの (e.g、風量、音圧) 約 50% 削減はまだまだ内にある。現実的な範囲は16。すなわち、完全摘出喉頭アプローチの主な欠点、上-下 (caudo 頭蓋) ディメンションに沿って声帯表面の可視性の欠如は振動のボーカルの側のビューを提供することによって片側喉頭セットアップで克服。フォールドします。片側喉頭のセットアップしたがってヒトとヒト以外の哺乳類の生物物理音発生機構の細部を理解する際に重要ですが複数の次元で声帯運動の評価を使用できます。

ここでは、ヘミ喉頭セットアップのいくつかの模範的なアプリケーションが実証されています。2 つのカメラ アングルから声帯振動のマニュアルには...

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開示事項

著者が明らかに何もありません。

謝辞

この作品が支持されたオーストリアのアカデミー科学 (CTH) のアパートの付与、チェコ共和国の技術振興プロジェクトなし。TA04010877 (CTH、VH と国債)、およびチェコ科学財団 (GACR) プロジェクト (国債) に GA16 01246S のないです。義歯定着性のクリームを使用する彼の提案のためのテカムセ フィッチ w. と Ing に感謝しますP. リシュカ摘出鹿 larynges を取得するのに彼の助けをチェコ軍のフォレスト サービスから。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
外科用ブレードSurgeonJai Surgical Ltd., New Delhi, India
SawHand saw (Lux, 150 mm length)Lux, Wermelskirchen, Germany
温度計Testo 922Testo Ltd., Hampshire, UKK-type Probe, 動作温度 -20 to +50 °C
オートクレーブバッグオートクレーブバッグvwr.com, VWR International s.r.o., Stribrna Skalice, Czech Republic
導電性ガラスプレートカスタムメイドUPOL - Joint laboratory of Optics
Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.Fixative
cream義歯固定クリームBlend-a-dent ナチュラル
プロングとファスニングシステムカスタマイズされたKanya Alエロックスプロファイルディストリビューター:VISIMPEX as。Seifertova 33, 750 02 Prerov, チェコ共和国; Kanya RVSとPVSの固定システムの組み合わせ(http://www.kanya.cz/)+カスタムメイドプロング
取り付けチューブカスタムメイドUPOL - Joint laboratory of Optics,
Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.LED
LightVerbatim 52204 LEDランプ三菱ケミカルホールディングス株式会社, 東京, 日本
カメラキヤノン EOS1100Dキヤノン株式会社18-55 mmレンズ
エアポンプResun LP100Resun
ストロボライトELMED Helio-Strob micro2ELMED Dr. Ing. Mense GmbH, Heiligenhaus, Germany
加湿器カスタムメイドVoice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech Republic
門下管カスタムメイド調整可能な声門下管音声研究所、生物物理学部、パラツキー大学オロモウツ、チェコ共和国Hampala, V., Svec, Jan, Schovanek, P., and Mandat, D. Uzitny vzor c. 25585: Model subglotickeho traktu.【実用新案第25585号:声門下路の模型】(チェコ語)スークップ、P. 2013-27834(CZ 25505 U1)、1-7。24-6-2013. プラハ、ウラド・プルミスロヴェホ・ヴラストニクトヴィ
声

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