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Artigo de método

Hemi-laríngeo Setup para o estudo da vibração da prega Vocal em três dimensões

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DOI:

10.3791/55303

25 de novembro de 2017

Neste artigo

Resumo

Este trabalho apresenta um protocolo para a preparação de espécimes de hemi-laringe facilitando uma visão multidimensional da vibração da prega vocal, a fim de investigar vários aspectos biofísicos da produção de voz em seres humanos e mamíferos não-humanos.

Resumo

A voz dos seres humanos e maioria dos mamíferos não-humanos é gerada na laringe através da oscilação auto-sustentável das pregas vocais. Documentação visual direta da vibração da prega vocal é um desafio, especialmente em mamíferos não-humanos. Como alternativa, laringe extirpado experimentos fornecem a oportunidade de investigar a vibração da prega vocal em condições físicas e fisiológicas controladas. No entanto, o uso de uma laringe completa apenas fornece uma vista superior das pregas vocais, excluindo partes cruciais das estruturas oscilantes de observação durante sua interação com forças aerodinâmicas. Esta limitação pode ser superada através da utilização de uma instalação de hemi-laringe onde metade da laringe é meados-essas removido, fornecendo um superior e uma vista lateral da prega vocal restante durante oscilação auto-sustentado.

Aqui, um guia passo a passo para a preparação anatômica das estruturas do hemi-laríngeo e sua montagem na bancada do laboratório é dado. Fonação exemplar da preparação hemi-laringe é documentada com dados de vídeo de alta velocidade, capturados por duas câmeras sincronizadas (vistas superiores e laterais), apresentando movimento de prega vocal tridimensional e variáveis no tempo correspondente a área de contacto. A documentação da instalação do hemi-laringe nesta publicação irá facilitar a aplicação e repetibilidade confiável em pesquisa experimental, fornecendo os cientistas de voz com o potencial para entender melhor a biomecânica da produção da voz.

Introdução

Voz é geralmente criado por vibração tecido laríngeo (principalmente as pregas vocais), que converte um fluxo de ar constante, fornecido pelos pulmões, uma sequência de pulsos de fluxo de ar. A forma de onda de pressão acústica (ou seja, o som principal) emergindo esta sequência de pulsos de fluxo acusticamente excita o trato vocal que filtra-los, e o som resultante é radiado da boca e (até certo ponto) o nariz1 . A composição espectral do som gerado é em grande parte influenciada pela qualidade da vibração da prega vocal, regulada por interações com o fluxo de ar traqueal2e biomecânica da laringe. Tanto em uma clínica e um contexto de pesquisa, documentação e avaliação da vibração da prega vocal é assim de maior interesse ao estudar a produção da voz.

Em humanos, direta investigação endoscópica da laringe durante a produção do som na vivo é um desafio, e é praticamente impossível nos mamíferos não-humanos, tendo em conta os meios tecnológicos atuais. Portanto e em ordem de garantia cuidadosamente controlada física e/ou fisiológicas limite condições experimentais, a utilização de extirpado larynges3,4 é em muitos casos uma substituição adequada para a investigação de in vivo mecanismos de produção de voz.

Vibração da prega vocal é um fenómeno tridimensional complexo5. Enquanto métodos de investigação convencionais como endoscopia laríngea (na vivo) ou laringe extirpado preparações geralmente fornecem somente uma vista superior da vibração de pregas vocais6, eles não permitem a completa análise tridimensional de movimento da prega vocal. Em particular, na vista superior as margens inferiores (caudais) das pregas vocais são invisíveis durante uma parte importante do ciclo vibratório. Isto é devido ao atraso de fase entre a inferior (caudal) e a borda superior (cranial) das pregas vocais, um fenômeno que é normalmente visto durante a oscilação de prega vocal5. Como evidência empírica direta para fazer backup de resultados de modelos matemáticos e físicos é escassa, conhecimento da geometria e do movimento o vocal inferior dobre borda7e, portanto, a geometria do canal subglottal8,9 , 10 é crucial para a melhor compreensão da interação entre o fluxo de ar na laringe, tecido de prega vocal e a resultante das forças e pressões11,12. Outro aspecto da vibração da prega vocal que é escondido do habitual vista superior é a profundidade vertical (anteriores-craniana) do contato entre as duas pregas vocais. A profundidade vertical de contato está relacionada com a espessura vertical das pregas vocais, que é um potencial indicador de registo vocal usado em canto ("peito" vs "falsetto" registo)13,14.

A fim de superar as deficiências das preparações convencionais laringe extirpado (completo), pode ser utilizada uma configuração chamada hemi-laringe, onde metade da laringe é removido, facilitando assim a avaliação das características vibratórias dos restantes prega vocal em três dimensões. Surpreendentemente, desde a introdução desta configuração na década de 1960 a15 e uma validação inicial do conceito em 199316, não há muitos laboratórios realizaram experimentos com esta promissora abordagem experimental17,18 ,19,20,21,22,23. Uma explicação para isso pode ser encontrada nas dificuldades da criação de uma preparação de hemi-laringe viável. Enquanto a preparação convencional extirpado (completo) laringe é bem documentada4, sem tais instruções detalhadas ainda estão disponíveis para a criação de uma configuração de hemi-laringe. É, portanto, o objetivo deste trabalho para fornecer um tutorial para estabelecer uma configuração confiável reprodutíveis hemi-laringe, complementada por resultados experimentais de espécimes de veado-vermelho.

Uma configuração de hemi-laringe compartilha muitas características com uma configuração de laringe extirpado "convencional", tais como equipamentos de medição, de alta velocidade ou outra tecnologia de imagem para documentar adequadamente as vibrações das estruturas da laringe durante a geração de som, ou adequada fornecimento de ar aquecido e umidificado. Estas considerações de configuração geral são descritas em detalhe em um capítulo do livro4 e um relatório técnico do centro nacional de voz e fala24. Reiteração destas instruções estaria além do escopo deste manuscrito. Aqui, apenas as directivas especializadas para gerar uma configuração de hemi-laringe são apresentadas.

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Protocolo

Os espécimes animais analisados neste trabalho foram tratados em conformidade com as exigências do padrão éticas da Universidade Palacky em Olomouc, República Checa. Eles derivam de red deer descontroladamente vivendo em florestas, que foram caçadas pelo exército checo floresta serviço durante uma temporada de caça regular.

1. preparação da amostra Hemi-laringe

Nota: Só os espécimens correctamente preparados devem ser usados, como indicado na4 . Rápido congelamento da laringe25 imediatamente após a excisão e armazenamento a-80 ° C minimiza o potencial de degradação do tecido e alteração das propriedades biomecânicas e permite a realização dos experimentos em qualquer momento conveniente.

  1. Descongelação a laringe
    1. Inserir a laringe congelada em dois sacos de autoclave ou qualquer outros sacos de plástico com vedação impermeável. Selar os sacos e colocá-los em um banho de água aquecido a 30 ° C até a laringe é completamente descongelada. A duração necessária varia de algumas horas a mais do que um dia, dependendo do tamanho da laringe e da temperatura de congelamento.
  2. Limpeza da laringe
    1. Depois que a laringe é descongelada, removê-lo do saco e limpe-a completamente com solução salina (0,9% NaCl).
    2. Remova cuidadosamente o tecido supérfluo como aplicável (músculos do pescoço ou seja, externo, osso hioide, etc.) sem danificar as principais estruturas da laringe e encurtar a traqueia de um comprimento adequado para a montagem da laringe, um tubo de alimentação de ar (geralmente ca. 4-5 cm).
    3. Verifique se o tecido laríngeo para potenciais anomalias de tecido, tais como feridas, deformações orgânicas ou rachaduras potencialmente ocorrendo desde o processo de congelamento, o que poderia fazer com que a laringe inadequado para o experimento.
  3. Exposição de cartilagens tireoide e cricoide
    1. Remova partes do tecido do músculo laríngeo externo ao redor da cartilagem tireoide e cricoide, usando um bisturi, expondo assim as cartilagens em preparação para o corte médio sagital, criando a hemi-laringe. Nesta fase de preparação é retratada na figura 1A e 1B.
  4. Corte médio-sagital através da cartilagem tireoide
    1. Faça um corte vertical inicial através da parte anterior da cartilagem tireoide.
    2. Coloque cuidadosamente o corte um pouco mais para o lado que está prestes a ser removido, para não danificar a prega vocal que precisa permanecer preservada. Se possível, use um bisturi para cortar. Se a cartilagem é ossificada, use uma pequena serra.
  5. Corte a cartilagem cricoide
    1. Levar o corte verticalmente (inferiormente) de entre as cartilagens aritenoide e, em seguida, através da cartilagem cricoide para um nível de aproximadamente horizontal do entalhe da tireoide inferior.
  6. Remoção de uma prega vocal, criando uma incisão em forma de L na laringe
    1. Faça uma horizontal corte começando da extremidade inferior do corte vertical feito anteriormente na cartilagem cricoide e levar o novo corte para a ranhura inferior da tireoide. Anteriormente, dobre o lado da laringe que vai ser removido.
    2. Fazer um vertical cortar o tecido mole no lado interno da cartilagem tireoide - cuidado quando liderava o corte entre o anexo anterior das pregas vocais para a cartilagem tireoide, evitando assim danos a prega vocal.
  7. Refinamento do corte através da cartilagem tireoide
    1. Uso um bisturi, uma serra ou um arquivo, a fim de aplicar um corte reto precisamente na cartilagem tireoide e obter como perto possível para a parte anterior da prega vocal previamente inspecionada.
    2. Remover também uma pequena parte da cartilagem tireoide posterior, a fim de criar espaço para inserir o pino para adducting a aritenoide a cartilagem e, assim, o vocal dobram (veja abaixo). Nesta fase de preparação é retratada na Figura 1 e 1 D.
      Nota: Dependendo da questão de investigação, exposição completa da prega vocal toda pode ser necessária para permitir sua visibilidade de cima. Nesse caso, devem ser removidas as estruturas acima da prega vocal (verdadeira) (ou seja, a ventricular ou vestibular dobra, conforme aplicável, tendo em conta a anatomia da amostra). Em algumas amostras de tecido mole interno da laringe acima das pregas vocais pode perder sua conexão com a cartilagem tireoide e interfere com a prega vocal durante a vibração, potencialmente causando espúrios padrões oscilatórios (principalmente irregular). Nesse caso a remoção cuidadosa de que o tecido é inevitável.

figure-protocol-1
Figura 1 : Montagem e preparação de Hemi-laringe. (A) e (B) limpo espécime de laringe, vista medial e posterior, antes da remoção da prega vocal esquerda; (C) e (D) preparado hemi-laringe com incisão em forma de L (esquerda prega vocal removida), medial e posterior exibição. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. experiência Hemi-laringe

  1. Instalação de Hemi-laríngeo
    1. Use um tubo de alimentação de ar que fornece ar aquecido e umidificado para a laringe.
    2. Construção de dois dispostas perpendicularmente placas transparentes como uma substituição para partes da laringe removidas.
    3. Uso de pinos 4 para aumentar a estabilidade da laringe e criando uma configuração adequada de laringe pre-phonatory por adducting a prega vocal restante para a placa de vidro vertical (ver Fig. 2A).
      Nota: Teoricamente, as pregas vocais podem também ser aduzidas por suturas e pesos em um sistema de polia-alavanca 26 . No entanto, essa abordagem, para melhor conhecimento desses autores, ainda não foi tentada por uma preparação de hemilarynx.

figure-protocol-2

Figura 2 : Instalação de Hemi-laringe. (A) estruturas de apoio: tubo de alimentação, arranjo de placa de vidro em forma de L, pontas de adução de ar. (B) montado preparação hemi-laringe com pinos de adução. (C) e (D) close-ups de hemi-laringe-preparação, visto do lado e da parte superior, respectivamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

  1. Montagem a hemi-laringe
    1. Cobrir o tubo de alimentação de ar com fixador de dentadura creme e montar a laringe usando a parte restante de sua traqueia. O creme fixador funciona como um adesivo e fecha potenciais lacunas, criando assim um selo hermético.
    2. Aperte a traqueia com uma cinta ou um grampo de aperto de plástico.
    3. Também cobrir as bordas do corte através da cartilagem tireoide com o fixador creme, evitando espalhar creme fixador sobre a prega vocal ou tecidos moles internos da laringe.
    4. Anexe as placas transparentes.
  2. Estabilização da cartilagem tireoide, adução da prega vocal usando pinos
    1. Use os pinos para aduto a prega vocal à placa e estabilizar a cartilagem tireoide.
    2. Depois fixou-se o creme fixador, aplica o fluxo de ar a fim de estabelecer a oscilação da prega vocal e verificar possíveis vazamentos entre a hemi-laringe e as placas de vidro.
    3. Sele as lacunas eventualmente ocorrendo, adicionando mais creme fixador.

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Resultados

Ilustrações da preparação hemi-laringe e sua montagem do tubo de fornecimento de ar, como referenciado na seção anterior, são apresentadas na Figura 1 e Figura 2, respectivamente.

Documentação da vibração da prega vocal de dois ângulos de câmera

Induzida pelo fluxo de ar auto-sustentável oscil...

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Discussão

A preparação de hemi-laringe compartilha as vantagens da instalação do "convencional" laringe extirpado (completo): em tal abordagem experimental, físicas e fisiológicas condições de contorno e parâmetros (como pressão subglottal ou alongamento de prega vocal) podem ser controlado razoavelmente bem. O comportamento do hemilarynx é homólogo para que de uma laringe completa com um perfeito lateral simetria, com a exceção que magnitudes de alguns parâmetros (ex., taxa de fluxo de ar, pressão sonora) são reduzidos e...

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Divulgações

Os autores não têm nada para divulgar.

Agradecimentos

Este trabalho foi apoiado por uma concessão de APART da Academia Austríaca de Ciências (CTH), a agência de tecnologia da República Checa projeto n. TA04010877 (CTH, VH e JGS), e a Fundação de ciência Checa (GACR) projeto não GA16-01246S (para JGS). Agradecemos a W. Tecumseh Fitch para sua sugestão de usar creme fixador de dentadura e Ing. P. Liska do serviço de floresta de exército Checa por sua ajuda na aquisição de larynges o veado extirpado.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Lâminas cirúrgicasCirurgiãoJai Surgical Ltd., Nova Deli, Índia
Serramanual (Lux, 150 mm de comprimento)Lux, Wermelskirchen, Alemanha
TermômetroTesto 922Testo Ltd., Hampshire, Reino UnidoSonda tipo K, Temperatura de operação -20 a +50 ° C
Sacos de autoclaveSacos de autoclavevwr.com, VWR International s.r.o., Stribrna Skalice, República
Placas de vidro condutorasfeitas à medida- Laboratório conjunto de Óptica
Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, a República Checa.Creme
fixadorCreme fixador de dentadurasBlend-a-dent Natural
Dentes e sistemade fixaçãoPerfis personalizados Kanya Al eloxedDistribuidor: VISIMPEX a.s.. Seifertova 33, 750 02 Prerov, Rep. Checa;  Combinação de sistemas de fixação Kanya RVS e PVS (http://www.kanya.cz/) + pinos personalizados
Tubo de montagemUPOL feito sob medida- Joint laboratory of Optics,
Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, a República TchecaLuz
LEDVerbatim 52204 Lâmpada LEDMitsubishi Chemical Holdings Corporation, Tóquio, Japão
CâmeraCanon EOS1100DCanon Inc.Lente de 18-55 mm
Bomba de arResun LP100Resun
Luz estroboscópicaELMED Helio-Strob micro2ELMED Dr. Ing. Mense GmbH, Heiligenhaus, Alemanha
UmidificadorLaboratório de Pesquisa de Voz feito sob medida, Departamento de Biofísica, Faculdade de Ciências, Universidade Palacky Olomouc, República
Trato subglóticoFeito sob medidaLaboratório de Pesquisa de Voz, Departamento de Biofísica, Faculdade de Ciências, Universidade Palacky Olomouc, República TchecaHampala, V., Svec, Jan, Schovanek, P., e Mandat, D. Uzitny vzor c. 25585: Modelo subglotickeho traktu. [Modelo de utilidade nº 25585: Modelo do trato subglótico] (Em tcheco) Soukup, P. 2013-27834 (CZ 25505 U1), 1-7. 24-6-2013. Praha, Urad prumysloveho vlastnictvi
Checa UPOL Tcheca

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