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

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.

Para entender como a voz humana e mamífera é criada, é importante investigar as vibrações das pregas vocais. Por serem difíceis de estudar dentro do corpo, as laringes excisadas têm sido utilizadas para obter informações mais detalhadas sobre o comportamento e as propriedades das pregas vocais. Neste vídeo, demonstramos como criar a chamada configuração hemilaríngea.

Uma metade da laringe é removida para visualizar a vibração das pregas vocais não apenas de cima, mas também de lado. Isso é benéfico para estudar características vibratórias que permanecem ocultas em uma configuração convencional usando uma laringe inteira. Nesta demonstração, será utilizada a laringe de um veado vermelho.

Como os espécimes laríngeos utilizados são geralmente ultracongelados em nitrogênio líquido e armazenados no freezer, é necessário descongelar adequadamente o espécime escolhido para não alterar as propriedades biomecânicas do tecido. Primeiro, insira a laringe congelada em uma autoclave dupla ou em qualquer outro saco plástico com vedação à prova d'água. Adicione também um peso, o que ajuda a manter a laringe sob a superfície da água.

Feche o saco e coloque-o em banho-maria com temperatura de cerca de 30 graus Celsius até que a laringe esteja completamente descongelada. Depois que a laringe estiver completamente descongelada, retire-a do saco e limpe-a bem com solução salina. Se presente, remova estruturas supérfluas, como músculos externos do pescoço ou o osso hióide.

Para algumas questões de pesquisa bioacústica, as estruturas supralaríngeas podem ser mantidas intactas, o que, no entanto, limita a visibilidade das pregas vocais a partir do topo. Encurte a traqueia para um comprimento de cerca de 45 centímetros para que possa ser usada posteriormente para montar a laringe em um tubo de suprimento de ar. Antes de prosseguir com a preparação, verifique sempre a laringe quanto a possíveis anomalias teciduais e ocasionalmente aparecimento de rachaduras introduzidas durante o processo de congelamento instantâneo.

O próximo passo envolve a exposição de metade da cartilagem tireoide. Primeiro, remova os músculos laríngeos externos usando um bisturi. Inicie o procedimento de corte com um corte vertical inicial na parte anterior da cartilagem tireoide.

Conduza cuidadosamente o corte mais para o lado que deve ser removido para evitar danos à prega vocal que precisa ser preservada e estudada. Se a cartilagem estiver rígida devido à ossificação, use uma serra pequena. Em seguida, corte a cartilagem cricóide midsagittaly.

Crie a incisão verticalmente entre as cartilagens aritenóides e pare aproximadamente no nível horizontal da incisura tireoidiana inferior. Conecte ambas as incisões fazendo um corte horizontal começando na extremidade inferior da incisão vertical na cartilagem cricóide e conduza o corte em direção à incisura tireoidiana inferior. Dobre o lado da laringe que será removido em direção à extremidade anterior e faça um corte vertical no tecido mole no lado interno da cartilagem tireoide.

Este é o momento mais crucial de todo o procedimento. Portanto, seja extremamente cuidadoso ao criar a incisão da fixação anterior das pregas vocais à cartilagem tireoide. Se a cartilagem tireoide for seccionada adequadamente, a glote resultante sempre conterá uma ligeira lacuna anterior.

Para expor as pregas vocais para obter uma boa visão superior, às vezes é útil remover também as estruturas acima das pregas vocais. Em alguns casos, os tecidos laríngeos moles internos perdem sua conexão com a cartilagem tireóide após o procedimento de corte e interferem na prega vocal. Nesse caso, a remoção desse tecido supérfluo é inevitável.

Por fim, remova uma pequena parte da cartilagem tireóide posterior para facilitar a adução das pregas vocais através das aritenóides. A laringe agora tem um mortis em forma de L que corresponde ao arranjo de placa de classe em forma de L utilizado na configuração. O lado esquerdo da hemilaringe fornece uma visão medial onde as incisões na tireoide e na cartilagem cricóide são visíveis junto com a prega vocal remanescente e a cartilagem aritenóide.

A configuração experimental para hemilaringes consiste em três partes básicas. Um tubo de suprimento de ar que fornece ar aquecido e umidificado para a laringe. Em seguida, duas placas transparentes em substituição às partes laríngeas removidas e as prongas para adução da prega vocal estudada e estabilização da laringe.

Agora, vamos montar a laringe no tubo de suprimento de ar. Cubra o tubo com creme fixador de dentaduras e monte a laringe usando sua traqueia. O creme fixador de dentaduras funciona como um adesivo e sela possíveis lacunas.

Prenda a traqueia com uma cinta de plástico apertada ou alguma outra braçadeira útil. Cubra também as bordas do corte com o creme fixador de dentaduras e prenda as placas transparentes. Estabilize a cartilagem tireóide e aduza a prega vocal usando as pontas.

Nesta fase, a configuração hemilaríngea está pronta para uso. Aplique o fluxo de ar e verifique se há vazamentos. Se o ar estiver escapando para o lado, sele as lacunas adicionando um pouco mais de creme fixador.

Para ver as vibrações das pregas vocais em tempo real, a luz estroboscópica pode ser aplicada. A principal aplicação da configuração hemi-laríngea é observar a vibração das pregas vocais não apenas de cima, mas também de lado. Para isso, são utilizadas duas câmeras de vídeo sincronizadas de alta velocidade.

Um para a vista superior e outro para a vista lateral. Aqui vemos a vibração das pregas vocais da hemi-laringe documentada pelas duas câmeras sincronizadas rodando a 6.000 quadros por segundo. O painel esquerdo mostra a vista superior e o painel direito mostra a vista lateral.

A prega vocal vibra a uma taxa de cerca de 70 ciclos por segundo e os vídeos capturados são mostrados aqui em câmera lenta. O espaço entre a prega vocal e a placa de vidro é chamado de glote. Pode ser quantificado medindo sua área à medida que muda ao longo do tempo.

Aqui, essa área glótica é expressa em pixels. É zero quando a prega vocal está em contato com a placa de vidro e diferente de zero quando o ar está fluindo pela glote. A análise do sinal acústico resultante do processo de vibração das pregas vocais na hemilaringe mostra que os principais eventos de excitação acústica ocorrem em duas instâncias durante um ciclo vibratório.

No momento da abertura glótica, quando a prega vocal perde o contato com a placa de vidro e no momento do fechamento glótico, quando a prega vocal atinge novamente o contato total com a placa de vidro. Na próxima animação, a área de contato variável no tempo da prega vocal com a placa de vidro é mostrada em laranja por um ciclo vibratório. Aqui, a configuração da hemilaringe é usada para validar um método chamado eletroglotografia ou EGG.

O sinal EGG adquirido simultaneamente é mostrado aqui em azul. Existe uma correlação razoavelmente boa entre a área de contato das pregas vocais e o sinal EGG. Isso está documentado com mais detalhes em um estudo recente do nosso grupo.

Na última seção deste vídeo, apresentamos um novo método para avaliar a vibração das pregas vocais em três dimensões chamado análise quimiográfica do movimento glótico. Em um quimiograma digital, as informações da imagem encontradas ao longo de uma linha dentro de um vídeo de alta velocidade são avaliadas para cada quadro de vídeo e plotadas da esquerda para a direita. O quimiograma resultante mostra o movimento da estrutura das pregas vocais ao longo da linha de varredura à medida que ela se desenvolve no tempo.

Os quimiogramas são gerados tanto para a vista superior quanto para a lateral com as linhas de varredura quimiográfica colocadas exatamente no meio da prega vocal. O deslocamento temporal das bordas das pregas vocais é traçado. O gráfico azul claro mostra a deflexão lateral da prega vocal e os gráficos vermelho e verde mostram a deflexão vertical da borda inferior e superior da prega vocal, respectivamente.

As informações resultantes podem ser combinadas para sintetizar uma animação mostrando o movimento da glote em duas dimensões, como visto na linha média glótica. Neste vídeo, fornecemos um tutorial para criar uma configuração de hemilaringe. Mostramos algumas aplicações potenciais para avaliar a vibração das pregas vocais não apenas de cima, mas também de lado, adicionando dados empíricos cruciais para uma melhor compreensão de um aspecto fundamental da geração de voz.