Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

חמי-בגרון ההתקנה ללמוד לקפל ווקאלית רטט בשלושה ממדים

Published: November 25, 2017 doi: 10.3791/55303
Automatic Translation
1,2, 1, 2,3, 2, 1
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

Summary

מאמר זה מציג את פרוטוקול עבור הכנת דגימות המי-גרון הקלת תצוגה רב ממדית של קיפול ווקאלית רטט, במטרה לחקור היבטים שונים ביופיזיקלי של הפקת הקול של בני אדם ויונקים אנושיות.

Abstract

קולו של רוב היונקים שאינם בני אדם ובני נוצרת הגרון דרך מתוספי תנודה של שפתות הקול. תיעוד חזותי ישיר של קיפול ווקאלית רטט הוא מאתגר, במיוחד אצל יונקים שאינם בני אדם. כחלופה, הגרון נכרת ניסויים מספקים ההזדמנות לחקור את הקיפול ווקאלית רטט בתנאים מבוקרים פיזיולוגיים ופיזי. עם זאת, השימוש הגרון מלא רק מספק תצוגה העליון של שפתות הקול, למעט חלקים קריטיים של המבנים נדנוד תוך התבוננות במהלך האינטראקציה שלהם עם כוחות אווירודינמי. מגבלה זו ניתן להתגבר על ידי ניצול מלכודת המי-גרון שבו מחצית אחת של הגרון אמצע-sagittally מוסר, מתן ממונה והן תצוגה לרוחב של הקיפול ווקאלית הנותרים במהלך תנודה עצמית מתמשכת.

. הנה, מדריך צעד אחר צעד להכנת אנטומי המי-בגרון מבנים, שלהם גובר על הספסל מעבדה ניתנת. קוליות העיצורים למופת של הכנת המי-גרון מתועדת עם נתונים וידיאו במהירות גבוהה שנתפסו על ידי שתי מצלמות מסונכרן (תצוגות מעולה ולא לרוחב), מראה תלת מימדי קיפול ווקאלית תנועה אזור קשר משתנה זמן מתאים. התיעוד של ההתקנה המי-גרון בפרסום זה יקל על יישום, הדיר אמין במחקר ניסיוני, מתן קול מדענים עם פוטנציאל להבין טוב יותר את ביומכניקה של הפקת הקול.

Introduction

הקול נוצר בדרך כלל ע י רעידה רקמה בגרון (בעיקר שפתות הקול), אשר ממירה את זרימת אוויר קבועה, המסופק על-ידי הריאות, לתוך רצף של זרימת האוויר פולסים. Waveform לחץ אקוסטי (קרי, הצליל ראשי) העולה מן הרצף הזה של זרימה פולסים המתקפלות מגרה את מערכת הקול אשר מסנן אותם, ואת הצליל המתקבל המוקרנת מן הפה, (במידה מסוימת) של האף1 . ההרכב הספקטרלי של הצליל שנוצר הושפעה איכות רטט קיפול ווקאלית, נשלטת על ידי ביומכניקה בגרון ואינטראקציות עם זרימת אוויר בקנה הנשימה2. גם קליני וגם הקשר מחקר, תיעוד והערכה של קיפול ווקאלית רטט ולכן עניין בראש ובראשונה כשלמדתי הפקת הקול.

בבני אדם, ישיר אנדוסקופי חקירת הגרון במהלך הפקת הצליל ויוו הוא מאתגר, זה כמעט בלתי אפשרי ביונקים במוסר, בהתחשב באמצעים טכנולוגיים הנוכחי. לכן, על מנת להבטיח נשלט היטב גופני ו/או פיזיולוגית ניסיוני תנאי גבול, השימוש של3,larynges נכרת4 הוא במקרים רבים ההחלפה נאותה לחקירה ויוו קול מנגנוני הייצור.

קיפול ווקאלית רטט הוא תופעה תלת מימדי מורכב5. בעוד שיטות חקירה קונבנציונליות כמו אנדוסקופיה בגרון (ב- vivo) או הגרון נכרת ההכנות מספקים בדרך כלל רק נוף מעולה של הרעדת שפתות הקול6, הם אינם מאפשרים ניתוח תלת מימדי מלא של קיפול ווקאלית תנועה. בפרט, בתצוגה סופריור לשוליים (סימטרית) נמוך של שפתות הקול התשומת לב במהלך חלק מרכזי מחזור רטט. זאת בשל העיכוב שלב בין נחותים (סימטרית) וקצה עליון (הגולגולת) שפתות הקול, תופעה אשר נתפסת בדרך כלל במהלך קיפול ווקאלית תנודה5. כמו הוכחה אמפירית ישירה עבור גיבוי ממצאים מן הדגמים סכר אסוואן ומיקום נדיר, את הידע בגיאומטריה ותנועה של שירה התחתון מקפלים קצה7, ובכך הצורה הגיאומטרית של8,subglottal ערוץ9 , 10 חיונית יותר להבין את האינטראקציה בין זרימת אוויר בגרון, קיפול ווקאלית רקמות וכתוצאה מכך הלחצים והכוחות11,12. היבט נוסף של רטט קיפול ווקאלית שהוסתרו מהתצוגה סופריור נהוג הוא העומק האנכי (caudo-גולגולתי) של איש הקשר בין שפתות הקול שני. קשר העומק האנכי קשורה בעובי אנכי שפתות הקול, אשר הוא מחוון פוטנציאלי של האוגר ווקאלית בשימוש13,השירה ("חזה" לעומת "falsetto" הקופה)14.

כדי להתגבר על החסרונות של ההכנות קונבנציונאלי הגרון נכרת (מלאות), מלכודת חמי כביכול-גרון יכול להיות מנוצל, שבו חצי אחד של הגרון מוסר, למוצא את ההערכה של מאפייני רטט הנותרים קיפול ווקאלית בשלושה ממדים. באופן מפתיע, מאז כניסתה של תוכנית התקנה זו השישים15 של אימות של הקונספט ב 199316, מעבדות רבות לא אמורה לבצע ניסויים עם זה מבטיח גישה נסיונית17,18 ,19,20,21,22,23. הסבר זה יכול למצוא את הקשיים של יצירת הכנה מעשית המי-הגרון. בזמן הכנת קונבנציונאלי הגרון (מלאות) נכרת מתועד היטב4, שום הנחיות מעמיק עדיין אינן זמינות ליצירת מלכודת המי-הגרון. לכן המטרה של מאמר זה כדי לספק הדרכה להקמת מלכודת אמין לשחזור המי-בית הקול, שיושלם על-ידי תוצאות ניסויית של רד דיר דגימות.

מלכודת המי-גרון חולק תכונות רבות עם מלכודת הגרון נכרת "רגיל", כגון ציוד מדידה, במהירות גבוהה או אחרים טכנולוגיית הדמיה לתעד את התנודות של המבנים בגרון כראוי במהלך הפקת קול, או ראוי אספקת אוויר מחומם, humidified. שיקולי התקנה כלליות אלה מתוארים בפירוט רב בספר פרק4 והן דו ח טכני של המרכז הלאומי של קול ודיבור24. Reiteration של הוראות אלה יהיה מעבר להיקף של כתב היד הזה. כאן מוצגים רק הוראות מיוחדות ליצירת מלכודת המי-הגרון.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

דגימות בעלי חיים ניתח בעיתון הזה טופלו בהתאם לדרישות מוסריות סטנדרטי של האוניברסיטה Palacky בצ'כיה, אולומוץ. הם נובעים רד דיר חי בפראות ביערות, אשר שנרדפת ע י ששירות היערות של הצבא הצ'כי במהלך עונה רגילה ציד.

1. הכנת הדגימה המי-גרון

הערה: רק דגימות הוכנו כראוי אמור לשמש, כמצוין ב-4 . מהירה והקפאה של הגרון25 מיד לאחר כריתה ואחסון ב-80 מעלות צלזיוס ממזער את הפוטנציאל של רקמות השפלה ושינוי של מאפייני ביו-מכני, ומאפשר ביצוע הניסויים בכל עת נוחה.

  1. מפשירה הגרון
    1. הכנס הגרון קפוא שתי שקיות אוטוקלב או כל שקיות פלסטיק אחרים עם איטום עמיד למים. לאטום את התיקים ולשים אותם לתוך אמבט מים מחומם ל 30 מעלות צלזיוס עד הגרון הוא מופשר לחלוטין. משך הזמן הנדרש נע בין כמה שעות יותר מיום, בהתאם לגודל הגרון ואת טמפרטורת הקיפאון.
  2. ניקוי הגרון
    1. לאחר הגרון הוא מופשר, להסיר אותו מהתיק, לנקותו ביסודיות עם תמיסת מלח (0.9% NaCl).
    2. הסר בזהירות את רקמת מיותר לפי הצורך (שרירי הצוואר חיצוני קרי, עצם הלשון וכו ') ללא פגיעה המבנים בגרון הראשי, ולקצר קנה הנשימה לאורך נאותה להרכבת הגרון אל צינור אספקת אוויר (בדרך כלל ca. 4-5 ס מ).
    3. בדוק את הרקמה בגרון את החריגות רקמות פוטנציאליים, כמו פצעים, דפורמציות אורגני או סדקים פוטנציאל המתרחשים מ תהליך ההקפאה, אשר יכול להפוך הגרון מצוייה הניסוי.
  3. חשיפה של הסחוסים בלוטת התריס ו הטבעתי
    1. הסרת חלקים של רקמת שריר בגרון החיצוני מסביב בלוטת התריס את הסחוס הטבעתי באמצעות אזמל, ובכך חושף בפני הסחוסים כהכנה החתך מאמצע-הווריד יצירת המי-הגרון. שלב הכנה זה מתואר ב איור 1A ו- 1B.
  4. מאמצע-הווריד לחתוך סחוס התריס
    1. להפוך את החלק האנכי הראשונית דרך החלק הקדמי של סחוס התריס.
    2. בזהירות המקום מעט יותר לצד זה יוסר, כדי לא לגרום נזק הקיפול ווקאלית זה צריך להישאר שהשתמרו החתך. במידת האפשר, השתמש באזמל לחיתוך. אם הסחוס הוא מאובנות, השתמש מסור קטן.
  5. חותכים את הסחוס הטבעתי
    1. להוביל את החתך אנכית (נלסון.!) מ בין הסחוסים arytenoid ולאחר מכן דרך הסחוס הטבעתי לרמה כ אופקי של החריץ התריס נחות.
  6. הסרה של אחת קיפול ווקאלית, יצירת חתך בצורת L הגרון
    1. להפוך אופקי לחתוך החל מסוף נחות לגזור האנכי שבוצעה בעבר ב הסחוס הטבעתי, ולהוביל גזירה חדשה לקראת החריץ התריס נחות. Anteriorly קיפול הצד של הגרון שהולך יוסרו.
    2. להפוך את קו אנכי לחתוך דרך הרקמות הרכות על הצד הפנימי של סחוס התריס - להיזהר בעת שמוביל את החתך בין החזקה הקדמי של שפתות הקול סחוס התריס, ובכך נמנע נזק לעדר ווקאלית.
  7. עידון של לחתוך דרך סחוס התריס
    1. שימוש אזמל, מסור או קובץ, כדי להחיל חתך בדיוק ישר על סחוס התריס ולאחר כמה קרוב ככל האפשר אל החלק הקדמי של הקיפול ווקאלית בעבר שנבדק.
    2. להסיר גם חלק קטן של סחוס התריס האחורי, על מנת ליצור שטח עבור הוספה של לתקעים של adducting arytenoid את הסחוס ובכך שירה לקפל (ראו להלן). שלב הכנה זה מתואר באיור 1C ו 1 י.
      הערה: בהתאם שאלת המחקר, תערוכות מלא של קיפול כל ווקאלית עשוי להיות נחוץ כדי לאפשר את הניראות שלו מלמעלה. במקרה כזה, יש להסיר את המבנים מעל האמצע ווקאלי (true) (קרי, חדרית או שיווי המשקל הקיפול, רלוונטי בהתחשב האנטומיה של הדגימה). ב כמה דגימות הרקמות הרכות הפנימי בגרון מעל שפתות הקול עלול לאבד את החיבור שלו עם סחוס התריס, משבשת הקיפול ווקאלית במהלך רטט, ובכך לגרום כדין (בעיקר לא סדיר) דפוסי מתנדנדות. במקרה כזה זהיר הסרת הרקמה הזאת הוא בלתי נמנע.

Figure 1
איור 1 : הרכבה והכנה המי-גרון- (א), הדגימה הגרון (B) שירותי ניקיון, תצוגה המדיאלי, האחורי, לפני ההסרה של קיפול ווקאלית השמאלי; (ג) ו מוכן (D) חמי-גרון עם חתך בצורת L (שמאל קיפול ווקאלית הוסר), המדיאלי ונוף האחורי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

2. ניסוי חמי-גרון

  1. הגדרת המי-בגרון
    1. השתמש של צינור אספקת אוויר המספק אוויר ומחוממת humidified לתוך הגרון.
    2. בניית שני בניצב לארגן לוחות שקופים כמו החלפה עבור חלקים בגרון שהוסר.
    3. שימוש צדדים 4 להגברת היציבות של הגרון וליצירת תצורה נכונה הגרון pre-phonatory על ידי adducting הקיפול ווקאלית הנותרים לוח הזכוכית אנכי (ראה איור 2 א).
      הערה: באופן תיאורטי, שפתות הקול עשוי גם להיות adducted על ידי תפרים, משקולות על מערכת גלגלת-ידית 26 . עם זאת, גישה כזו יש, כדי למיטב ידיעת מחברים אלה, עדיין לא היה ניסיון עבור הכנה hemilarynx.

Figure 2

איור 2 : חמי-גרון ההתקנה. (א) תומך מבנים: האוויר צינור אספקת, סידור צלחת זכוכית בצורת L, צדדים ההסתמכות. (B) רכוב המי-גרון הכנה עם צדדים ההסתמכות. (ג) (ד) תקריב של המי-גרון-הכנה, להציג מן הצד, מלמעלה, בהתאמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

  1. הרכבה המי-הגרון
    1. לכסות את הצינור אספקת אוויר עם קרם שיניים תותבות מקבע והר הגרון באמצעות החלק הנותר של קנה הנשימה שלה. הקרם מקבע עובד כמו דבק וסגירת פערים פוטנציאליים, ובכך ליצור חותם של אוויר חזק.
    2. הדקו את קנה הנשימה עם הידוק רצועה או מהדק צינור פלסטיק.
    3. גם לכסות את קצות החתך דרך סחוס התריס עם מקבע קרם, תוך הימנעות הפצת מקבע קרם על הקיפול ווקאלית או רקמות רכות הפנימי בגרון.
    4. לצרף את הצלחות שקוף.
  2. ייצוב של סחוס התריס, ההסתמכות של קיפול ווקאלית באמצעות צדדים
    1. השתמש ליחצ כדי adduct הקיפול ווקאלית לצלחת ולייצב את סחוס התריס.
    2. לאחר הקרם מקבע הגדיר, להחיל את זרימת האוויר כדי לבסס קיפול ווקאלית תנודה וחפש דליפות בין חמי-הגרון הזכוכיות.
    3. חותם פערים המתרחשים בסופו של דבר על-ידי הוספת עוד שמנת מקבע.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

איורים של המי-גרון והכנה שלה גובר על המרקע אספקת אוויר, כמו הפניה בסעיף הקודם, הינם מסופקים בכל איור 1 , איור 2, בהתאמה.

תיעוד של קיפול ווקאלית רטט משתי זוויות מצלמה

זרימת אוויר-induced תנודה מתוספי הקיפול ווקאלית המי-גרון תועדה מלמעלה ומסונכרנות מהצד עם שתי מצלמות וידאו במהירות גבוהה (HSV) המופעל על 6,000 מסגרת/s, כהשלמה הקלטות זמן סינכרוני של הגיטרה האקוסטית, electroglottographic (ראו להלן) נתונים לטעום-44.1 kHz. ניתן למצוא מידע נוסף אודות הגדרת רכישת נתונים כולל רשימה של ציוד בפרסומים קודמים על ידי הקבוצה של סופרים 27,28. מדה מן ההקלטות HSV מוצג באיור הנלווה וידאו. תמונות סטילס, חילוץ ברגעים נציג בתוך מחזור רטט, מוצגים באיור3. זווית ישרה (החצי העליון של כל לוח) מראה תנועת קיפול ווקאלית medio-צדדי, המציין של glottis פתוח באיור 3A, ומאפשר זרימת אוויר סדקי, בזמן איור 3B-D glottis סגורה (ווקאלית הקיפול הוא במגע מלא עם לוח הזכוכית אנכי), וכך עוצרים את האוויר סדקי לזרום. התצוגה בצד (החלק התחתון של כל לוח) בדמויות 3B-D מציע תואר בדרגות שונות של קיפול ווקאלית קשר נגד לוח הזכוכית גאומטריה משתנה וכן המיקום האנכי של אותו איש קשר.

Figure 3
איור 3 : חמי-גרון קיפול ווקאלית רטט. (י-ם) תמונות סטילס במהירות גבוהה בווידיאו (החצי העליון של כל לוח) ו המצלמות תצוגה בצד (החצי התחתון של כל לוח), חילוץ-נציג נקודות בתוך מחזור רטט. שים לב להיעדר קשר קיפול ווקאלי (A) וקפל משתנה (שניהם באזור, צורה, מיקום) ווקאלית קשר (B-D). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

ניתוח תנועה סדקי kymographic

ניתוח תנועה סדקי כמותיים מודגם באיור4. Glottis הוא המשתנה פתיחת בין (רוטטת) שפתות הקול29, נוצר על ידי deflections שלהם במהלך תנודה עצמית מתמשכת. ניתוח עדכני של תצוגת הדף HSV מדה מאפשר מעקב של deflections הלטראלי של שפתות הקול30,31. הכנת המי-גרון המתוארים כאן מוסיף את המתקן כדי להעריך גם את ההיבטים (caudo-גולגולתי) אנכי של קיפול ווקאלית רטט.

Figure 4
איור 4 : ניתוח תנועה סדקי kymographic.
(א) ו- (B) וידאו סטילס מציג תצוגות העליון ולא בצד של המי-הגרון, שנלקחו הקלטות במהירות גבוהה (HSV)-מסגרות לשנייה 6,000. הקווים האנכיים צהוב מציינים את מיקום קו הסריקה kymographic לצורך kymograms מוצגים לוחות C ו- E עבור התצוגה העליונים, וכן לוחות D ו- F עבור התצוגה בצד. (ג) ו- kymograms (D) דיגיטלי שחולצו מן הצילום HSV של העליון, להציג צד, בהתאמה. (E) משתנה הזמן תזוזה לרוחב של הקיפול ווקאלית מופק kymogram ועקב עם קו (מקפים קצרים). (F) deflections הזמן משתנה של קצות נחות והסופריור לקיפול ווקאלית, העריך מ kymogram ועקב מקווקו, קו מנוקד, בהתאמה. (G) תיאור מפה סינופטית של המבנים סדקי הזמן משתנה: סטיה קיפול ווקאלית לרוחב ("למעלה", חיוור סגול), הסטה אנכית של הממונה ("הצד sup.", אדום כהה), נחות ("הצד inf.", ירוקה כהה) ווקאלית מקפלים קצוות שחולצו מן kymograms המוצג בחלוניות E ו f (H) תנועה במהירויות נגזר מבנה סדקי הזחה נתונים המוצגים בלוח ג' (אני) ושחזור סדקי תנועה (J) נגזר מן הנתונים הזחה של הממונה, שוליים נחות קיפול ווקאלית שמוצג בחלונית G... החצים מצביעים על הכיוון של תנועת הסיבוב. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

שני kymograms דיגיטלית נוצרו מתצוגת העליון ואת הצד נתונים HSV (דמויות 4C וד' 4). Kymogram דיגיטלי (DKG)32,33,34,35, נתוני הפיקסלים מקו אחד (בדרך כלל בעת קיפול ווקאלית המרבי. משרעת רטט), שנלקחו מספר רצופות במהירות גבוהה מסגרות וידאו, משורשרים יוצרים ציר טמפורלית על abscissa. העקירה משתנה הזמן של המבנים מכוסה על ידי קו הסריקה DKG מוצגת על כפוף. בדוגמה המוצגת באיור 4C-F, את DKG סרוק קו העמדות של העליון, מבט צד נבחרו באמצע הדרך לאורך המימד (ventro-הגבי) גישה antero-אחוריים של הקיפול ווקאלית, ניצול הגישה המתוארת על-ידי Hampala et al., הציוד 127.

Deflections לרוחב ו caudo-גולגולתי של glottis, המותווית על ידי הקצוות מקפלים ווקאלית נחות והסופריור, היו במעקב בתוך הנתונים DKG (דמויות 4E ו- 4F), שבאה לידי ביטוי מטרי יחידות סמך מוידאו קצב וכיול המידע שמוטבע קטעי וידאו (איור 4G ו- H). שחזור של מימדי (רוחבי ואנכי) תנועה סדקי באמצע של קיפול ווקאלי (קרי, המקום של משרעת רטט מרבי) שלושה מחזורים סדקי המלא מוצג באיור 4E ו- F. במהלך רוב מחזור סדקי, הקיפול ווקאלית היה בקשר עם לוח הזכוכית (ייצוג סדקי הסגר), אך עם עומק הקשר משתנה. במהלך שלב פתוח (כלומר., כאשר הקיפול ווקאלית אינו במגע עם לוח הזכוכית), עקבות נחותים, שירה מעולה מקפלים קצה הפתיל, שהם מייצגים את דפוס מורכבות תנועה מחזורית, בהסכם חלקית עם תוצאות של מחקרים אחרים 5 , 20 , 36 , 37 (תבנית תנועה נמצא אצל בני אדם נוטה להיות אליפטית יותר מזה של הדגימה רד דיר נחקר כאן). מעניין, בהזחה האנכית להגיע משרעת רטט כ 10 מ מ, קרי, כמעט בסדר גודל גדול יותר מה נמצא אצל בני אדם.

הערכה של קיפול ווקאלית פנה שטח

Electroglottography (ביצה)38 היא שיטה לא פולשנית בשימוש נרחב למדידת השינויים באזור קשר קיפול ווקאלית היחסי (VFCA) במהלך קוליות העיצורים. בעצימות נמוכה, בתדירות גבוהה הנוכחי מועבר בין שתי אלקטרודות ממוקמים ברמת קיפול ווקאלית בכל צד של הגרון. הווריאציות אדמיטנס הנובע ווקאלית הקיפול (de) פנייה במהלך הפקת הצליל בגרון הם במידה רבה פרופורציונלי משתנה הזמן היחסי ווקאלית הקיפול פנה שטח39. האות ביצה ההנחה תהיה לתאם פיזיולוגיים אמין של רטט קיפול ווקאלית, המשקף את התדירות הבסיסית ואת המשטר מתנדנדות (לא סדיר או תקופתי, כולל פלוקה). למרות היישום הרחב שלה, היחס הישיר אפשרי בין VFCA את waveform ביצה, עד לאחרונה, נבדק רק ב- מחקר יחיד17, מציע מערכת יחסים בקירוב לינארי בין VFCA לבין עוצמת האות ביצה. עם זאת, תנודות הנוצרות על-ידי זרימת קיפול ווקאלית לא נחקר במחקר הזה. לכן, הערכה אמפירי קפדני של הביצה כאמצעי של VFCA יחסית בתנאים פיזיולוגיים ראוי היה צורך לכן עדיין.

במקרה של בעיה זו, קבוצה זו של סופרים לאחרונה חקרה שלוש larynges רד דיר בהכנה נכרת המי-בית הקול ניצול צלחת זכוכית ניצוח27. הזמן קשר בדרגות שונות בין הקפל ווקאלית לוח הזכוכית נוטרה על ידי הקלטות וידאו מהיר שנעשו בתוך המטוס sagittal ב 6000 fps, מסונכרנים עם האות ביצה עם דיוק של גב' ± 0.167 נציג נובע כי המחקר מוצגות באיור איור 5, המציין ממוצע כדי הסכם טוב בין ביצה אות VFCA – ראה הפניה27 לפרטים).

Figure 5
איור 5 : השוואה של קיפול ווקאלית קשר לאזור (VFCA) electroglottographic (ביצה) waveform. (י-ם) צילומי סטילס וידאו מתוך נתוני וידאו מהיר מראה להציג צד של רד דיר בית חמי-הקול בכל הרגעים ארבע בתוך מחזור סדקי. איזור המגע קיפול ווקאלית המוערך באופן ידני (קרי, האזור איפה ווקאלית הקיפול היה בקשר עם לוח הזכוכית אנכי בכיוונון המי-גרון) יונחו בציאן. השוואה (E) של ביצה מנורמל ונתוני VFCA עבור השלב קשר קיפול ווקאלית של מחזור סדקי אחד. הנתונים VFCA נבעה הערכה של שירה מקפלים אזור קשר (שנספרת בפיקסלים) על מחזור סדקי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הכנת המי-גרון משתף את היתרונות של ההתקנה "קונבנציונאלי" הגרון נכרת (מלאות): בגישה מעין ניסיוני, תנאי גבול פיזי, פיזיולוגי ואת הפרמטרים (כגון לחץ subglottal או קיפול ווקאלית התארכות) יכול להיות נשלט די טוב. אופן הפעולה של hemilarynx זה הומולוגי של הגרון מלא עם מושלם לרוחב סימטריה, למעט הזה מגניטודות של פרמטרים מסוימים (למשל., קצב זרימת אוויר, לחץ קול) יופחתו בכ-50%, אך עדיין להיות בתוך טווחים מציאותי16. החיסרון העיקרי של הגישה הגרון נכרת מלא, כלומר., התגברות על חוסר הראות של המשטח ווקאלית קיפול לאורך הממד (caudo-גולגולתי) סופיריור-נחות, בכיוונון המי-הקול על-ידי מתן נוף צדדי של שירה רוטטת מקפלים. הגדרת המי-הגרון ובכך מאפשרת הערכה של קיפול ווקאלית תנועה בממדים מרובים, שהוא חיוני כאשר מנסים להבין את הפרטים הקטנים של מנגנון הפקת קול ביופיזיקלי של בני אדם, יונקים במוסר.

. הנה, מספר יישומים למופת של ההתקנה המי-גרון הוכחו. התיעוד של קיפול ווקאלית רטט משתי זוויות המצלמה מאפשרת ניתוח נתונים כמותיים נוספים. ניתוח תנועה סדקי kymographic בכיוון אנכי, הציג לאחרונה בעיתון הזה, מאפשר שחזור של וריאציות גיאומטריות הטמפורלי של glottis לאורך עמדה שנבחרו לאורך הציר סדקי גישה antero-אחוריים (dorso-הגחוני /). כאשר חוזרים ניתוח זה עבור מספר נקודות equidistantly במרווחים קבועים לאורך הציר סדקי, יכול יורכבו סדקי התנועה כולה. שימו לב כי גישה זו מספק השוואה אינם זהים התוצאה כפי לעומת הערכה של קיפול ווקאלית תנועה על ידי סימון ומעקב בודדים "fleshpoints" ברקמת קיפול ווקאלי (גם על נקודות לא ויוצרים glottis), למשל, עם מיקרו-התפרים20 או סיליקון קרביד חלקיקים5,40. ידע מדויק על הגיאומטריה סדקי הזמן משתנה בתלת מימד חיוני להמשיך לחקור בפרטי את זרימת האוויר סדקי והאינטראקציה שלו עם הרקמה בגרון רוטטת. לדוגמה, מודלים של שירה מתוספי מקפלים רטט יכולים להשתפר בתור בנתונים אמפיריים יותר בנוגע לנקודה של זרימת האוויר מטוס ההפרדה 41,42,43,44, 45,46,47,48 הופכים לזמינים.

כמופיע באיור5, הכנת המי-גרון מאפשרת הערכה של איזור המגע קיפול ווקאלי (VFCA) במהלך רטט קיפול ווקאלית עצמית מתמשכת. עבור אחד, ידע על המשמעות משתנה הזמן היחסי של VFCA היא שימושית לאמת את תוצאות מדידות electroglottographic27, כמו ביצה הוא שיטה בשימוש נרחב עבור הערכה בלתי פולשני של שירה מקפלים רטט vivo בתוך. יתר על כן, מדידה של הגיאומטריה VFCA מדויק והגיוון שלה לאורך זמן יכול להוכיח להיות חיוני להבנת טוב יותר את הרעיון של קיפול ווקאלית עומק הקשר 49 , זיקת פוטנציאל המהירות של ה גל הרירית כביכול50 , 51 , 52 , 53. שם, גל נוסע מונחה זרימת אוויר מתרחשת בתוך שכבת כיסוי השטח של הרקמה קיפול ווקאלית. הגל הזה עוברת בתחילה יחד עם זרימת אוויר הטרנס-סדקיים נחותים כדי ממונה ווקאלית מקפלים הקצה ולאחר מכן היא מפיצה רוחבית על פני השטח העליונים מקפלים ווקאלית פעם אחת בכל מחזור מתנדנדות54.

בהתחשב בנסיבות, הגישה המי-גרון היא נתין עוצמה, עדיין לא בשימוש נרחב זמין כעת הארסנל של שיטות אמפירי למדע הקול הבסיסי. כאן, ערכת לימוד ליצירה הכנה המי-גרון מוצג, יידונו כמה יישומים אפשריים בעתיד. ההנחיות שינתנו עשוי לסייע לשפר את הדיר של ניסויים על פני מעבדות שונות, ובכך לספק קול מדענים עם פוטנציאל להבין טוב יותר את ביומכניקה של הפקת הקול.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה על ידי מענק APART של האקדמיה האוסטרית של מדעי לאיסור, הסוכנות טכנולוגיה של הרפובליקה הצ'כית פרויקט. לא. TA04010877 (CTH, VH ו JGS), קרן המדע הצ'כית (GACR) פרויקט אין GA16-01246S (כדי JGS). אנו מודים W. שרמן Fitch שלו הצעה להשתמש קרם שיניים תותבות מקבע ולאחר Ing. עמ' ליסקה משירות הצ'כית יער על עזרתו ברכישת את larynges צבי נכרת.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Surgical blades Surgeon Jai Surgical Ltd., New Delhi, India
Saw Hand saw (Lux, 150 mm length) Lux, Wermelskirchen, Germany
Thermometer Testo 922 Testo Ltd., Hampshire, UK K-type Probe, Operating temperature -20 to +50 °C
Autoclave bags Autoclave bags vwr.com, VWR International s.r.o., Stribrna Skalice, Czech republic
Conductive glass plates Custom made UPOL - Joint laboratory of Optics
Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.
Fixative cream Denture fixative cream Blend-a-dent Natural
Prongs and fastening system Customized Kanya Al eloxed profiles Distributor: VISIMPEX a.s.. Seifertova 33, 750 02 Prerov, the Czech Rep.;  Combination of Kanya RVS and PVS fastening systems (http://www.kanya.cz/) + custom made prongs
Mounting tube Custom made UPOL - Joint laboratory of Optics,
Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.
LED Light Verbatim 52204 LED Lamp Mitsubishi Chemical Holdings Corporation, Tokyo, Japan
Camera Canon EOS1100D Canon Inc. 18-55 mm lens
Airpump Resun LP100 Resun
Strobe light ELMED Helio-Strob micro2 ELMED Dr. Ing. Mense GmbH, Heiligenhaus, Germany
Humidifier Custom made Voice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech republic
Subglottic tract Custom made adjustable subglottic tract Voice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech republic Hampala, V., Svec, Jan, Schovanek, P., and Mandat, D. Uzitny vzor c. 25585: Model subglotickeho traktu. [Utility model no. 25585: Model of subglottal tract] (In Czech) Soukup, P. 2013-27834(CZ 25505 U1), 1-7. 24-6-2013. Praha, Urad prumysloveho vlastnictvi

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. Titze, I. R. Principles of voice production (second printing). , National Center for Voice and Speech. Iowa City, IA. (2000).
  3. Cooper, D. S. Ch. 95. Otolaryngology - head and neck surgery. Cummings, C. W., Fredrickson, J. M., Harker, L. A., Schuller, D. E., Krause, C. J. 3, C. V. Mosby. St. Louis and Toronto. 1728-1737 (1986).
  4. Titze, I. R. The myoelastic aerodynamic theory of phonation. Titze, I. R. , National Center for Voice and Speech. Denver CO and Iowa City IA. 1-62 (2006).
  5. Baer, T. Investigation of phonation using excised larynxes (Doctoral dissertation). , Massachusetts Institute of Technology. Cambridge, Mass. (1975).
  6. Bless, D. M., Patel, R. R., Connor, N. Ch. 11. The Larynx. Fried, M. P., Ferlito, A. I, Third Edition, Plural Publishing. San Diego, CA. 181-210 (2009).
  7. Berke, G. S., et al. Laryngeal modeling: theoretical, in vitro, in vivo. Laryngoscope. 97, 871-881 (1987).
  8. Scherer, R. C., Titze, I. R., Curtis, J. F. Pressure-flow relationships in two models of the larynx having rectangular glottal shapes. J Acoust Soc Am. 73 (2), 668-676 (1983).
  9. Sidlof, P., et al. Geometry of human vocal folds and glottal channel for mathematical and biomechanical modeling of voice production. J Biomech. 41 (5), 985-995 (2008).
  10. Scherer, R. C., Torkaman, S., Kuehn, D. P., Afjeh, A. A. Intraglottal pressures in a three-dimensional model with a non-rectangular glottal shape. J Acoust Soc Am. 128 (2), 828-838 (2010).
  11. Titze, I. R. The physics of small-amplitude oscillation of the vocal folds. J Acoust Soc Am. 83 (4), 1536-1552 (1988).
  12. Horacek, J., Svec, J. G. Ch. 2. Paidoussis, M. P. Proceedings of the 5th International Symposium on Fluid Structure Interaction, Aeroelasticity, Flow Induced Vibration and Noise (IMECE2002), Vol.3 ASME Int. Mechanical Engineering Congress, 17-22 November 2002, New Orleans, Louisiana, USA (CD-ROM)., New Orleans, Louisiana, USA, , 1043-1054 (2002).
  13. Vilkman, E., Alku, P., Laukkanen, A. M. Vocal-fold collision mass as a differentiator between registers in the low-pitch range. J Voice. 9 (1), 66-73 (1995).
  14. Herbst, C. T., Svec, J. G. Adjustment of glottal configurations in singing. J Singing. 70 (3), 301-308 (2014).
  15. Hiroto, I. Vibration of vocal cords: an ultra high-speed cinematographic study(Film). , Department of otolaryngology, Kurume University. Kurume, Japan. (1968).
  16. Jiang, J. J., Titze, I. R. A methodological study of hemilaryngeal phonation. Laryngoscope. 103 (8), 872-882 (1993).
  17. Scherer, R. C., Druker, D. G., Titze, I. R. Vocal physiology: voice production, mechanisms and functions. Fujimura, O. , Raven Press. New York. 279-291 (1988).
  18. Jiang, J. J., Titze, I. R. Measurement of vocal fold intraglottal pressure and impact stress. J Voice. 8 (2), 132-144 (1994).
  19. Alipour, F., Scherer, R. C. Dynamic glottal pressures in an excised hemilarynx model. J Voice. 14 (4), 443-454 (2000).
  20. Berry, D. A., Montequin, D. W., Tayama, N. High-speed digital imaging of the medial surface of the vocal folds. J Acoust Soc Am. 110 (5 Pt 1), 2539-2547 (2001).
  21. Döllinger, M., Tayama, N., Berry, D. A. Empirical eigenfunctions and medial surface dynamics of a human vocal fold. Methods Inf Med. 44 (3), 384-391 (2005).
  22. Döllinger, M., Berry, D. A., Berke, G. S. Medial surface dynamics of an in vivo canine vocal fold during phonation. J Acoust Soc Am. 117 (5), 3174-3183 (2005).
  23. Döllinger, M., Berry, D. A., Kniesburges, S. Dynamic vocal fold parameters with changing adduction in ex-vivo hemilarynx experiments. J Acoust Soc Am. 139 (5), 2372-2385 (2016).
  24. Durham, P. L., Scherer, R. C., Druker, D. G., Titze, I. R. Development of excised larynx procedures for studying mechanisms of phonation. Technical report. , Voice Acoustics and Biomechanics Laboratory, Department of Speech Pathology and Audiology, The University of Iowa. (1987).
  25. Chan, R. W., Titze, I. R. Effect of postmortem changes and freezing on the viscoelastic properties of vocal fold tissues. Ann Biomed Eng. 31 (4), 482-491 (2003).
  26. Berg van den, J. W., Tan, T. S. Results of experiments with human larynxes. Practica Oto-Rhino-Laryngologica. 21, 425-450 (1959).
  27. Hampala, V., Garcia, M., Svec, J. G., Scherer, R. C., Herbst, C. T. Relationship between the electroglottographic signal and vocal fold contact area. J Voice. 30 (2), 161-171 (2016).
  28. Herbst, C. T., et al. Glottal opening and closing events investigated by electroglottography and super-high-speed video recordings. J Exp Biol. 217 (6), 955-963 (2014).
  29. Zemlin, W. R. Speech and hearing science: Anatomy & physiology. , 3, Prentice Hall. New Jersey. (1988).
  30. Lohscheller, J., Toy, H., Rosanowski, F., Eysholdt, U., Döllinger, M. Clinically evaluated procedure for the reconstruction of vocal fold vibrations from endoscopic digital high-speed videos. Med. Image Anal. 11 (4), 400-413 (2007).
  31. Wittenberg, T., Moser, M., Tigges, M., Eysholdt, U. Recording, processing, and analysis of digital high-speed sequences in glottography. Mach Vis Appl. 8 (6), 399-404 (1995).
  32. Larsson, H., Hertegard, S., Lindestad, P. A., Hammarberg, B. Vocal fold vibrations: high-speed imaging, kymography, and acoustic analysis: a preliminary report. Laryngoscope. 110 (12), 2117-2122 (2000).
  33. Wittenberg, T., Tigges, M., Mergell, P., Eysholdt, U. Functional imaging of vocal fold vibration: digital multislice high-speed kymography. J Voice. 14 (3), 422-442 (2000).
  34. Deliyski, D., Petrushev, P. AQL 2003 Hamburg: Proceeding Papers for the Conference Advances in Quantitative Laryngology, Voice and Speech Research. (CD ROM). Schade, G., Müller, F., Wittenberg, T., Hess, M. , IRB Verlag. Stuttgart, Germany. 1-16 (2003).
  35. Svec, J. G., Schutte, H. K. Kymographic imaging of laryngeal vibrations. Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg. 20 (6), 458-465 (2012).
  36. Doellinger, M., Berry, D. A. Visualization and quantification of the medial surface dynamics of an excised human vocal fold during phonation. J Voice. 20 (3), 401-413 (2006).
  37. Kusuyama, T., Fukuda, H., Shiotani, A., Nakagawa, H., Kanzaki, J. Analysis of vocal fold vibration by x-ray stroboscopy with multiple markers. Otolaryngol Head Neck Surg. 124 (3), 317-322 (2001).
  38. Fabre, P. Un procédé électrique percuntané d'inscription de l'accolement glottique au cours de la phonation: glottographie de haute fréquence; premiers résultats [A non-invasive electric method for measuring glottal closure during phonation: High frequency glottography: first results]. Bull. Acad. Nat. Med. 141, 66-69 (1957).
  39. Baken, R. J. Electroglottography. J Voice. 6 (2), 98-110 (1992).
  40. Baer, T. Vocal Fold Physiology. Stevens, K. N., Hirano, M. , University of Tokyo Press. Tokyo. 119-133 (1981).
  41. Pelorson, X., Hirschberg, A., van Hassel, R. R., Wijnands, A. P. J., Auregan, Y. Theoretical and experimental study of quasisteady-flow separation within the glottis during phonation. Application to a modified two-mass model. J Acoust Soc Am. 96 (6), 3416-3431 (1994).
  42. Alipour, F., Scherer, R. C. Flow separation in a computational oscillating vocal fold model. J Acoust Soc Am. 116 (3), 1710-1719 (2004).
  43. Zhang, Z. Influence of flow separation location on phonation onset. J Acoust Soc Am. 124 (3), 1689-1694 (2008).
  44. Kaburagi, T., Tanabe, Y. Low-dimensional models of the glottal flow incorporating viscous-inviscid interaction. J Acoust Soc Am. 125 (1), 391-404 (2009).
  45. Sidlof, P., Doaré, O., Cadot, O., Chaigne, A. Measurement of flow separation in a human vocal folds model. Exp Fluids. 51 (1), 123-136 (2011).
  46. Smith, S. L., Thomson, S. L. Effect of inferior surface angle on the self-oscillation of a computational vocal fold model. J Acoust Soc Am. 131 (5), 4062-4075 (2012).
  47. Khosla, S., Oren, L., Ying, J., Gutmark, E. Direct simultaneous measurement of intraglottal geometry and velocity fields in excised larynges. Laryngoscope. 124, S1-S13 (2014).
  48. Brücker, C., Kirmse, C., Triep, M. Feedback of the glottal jet flow with supraglottal wall oscillations. Acta Acustica United With Acustica. 102 (2), 240-243 (2016).
  49. Herbst, C. T., Fitch, W. T., Lohscheller, J., Svec, J. G. AQL 2013, Proceedings of the 10th International Conference on Advances in Quantitative Laryngology, Voice and Speech Research. Deliyski, D. D. , AQL Press. Cincinnati, Ohio, USA. 75-76 (2013).
  50. Berke, G. S., Gerratt, B. R. Laryngeal biomechanics: an overview of mucosal wave mechanics. J Voice. 7 (2), 123-128 (1993).
  51. Boessenecker, A., Berry, D. A., Lohscheller, J., Eysholdt, U., Doellinger, M. Mucosal wave properties of a human vocal fold. Acta Acustica United With Acustica. 93 (5), 815-823 (2007).
  52. Hirano, M. Clinical examination of voice. 5, Springer-Verlag. Wien, Austria. (1981).
  53. Jing, B., Tang, S., Wu, L., Wang, S., Wan, M. Visualizing the Vibration of Laryngeal Tissue during Phonation Using Ultrafast Plane Wave Ultrasonography. Ultrasound in Med BIol. 42 (12), 2812-2825 (2016).
  54. Herbst, C. T. Ch. 6. Vertebrate Sound Production and Acoustic Communication. Suthers, R. A., Fitch, W. T., Fay, R. R., Popper, A. N. , Springer International Publishing. Switzerland. 159-189 (2016).

Tags

פיזיולוגיה גיליון 129 הפקת הקול חמי-גרון גרון נכרת שפתות הקול ניתוח תנועה סדקי kymographic קיפול ווקאלית קשר VFCA electroglottography
חמי-בגרון ההתקנה ללמוד לקפל ווקאלית רטט בשלושה ממדים
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Herbst, C. T., Hampala, V., Garcia,… More

Herbst, C. T., Hampala, V., Garcia, M., Hofer, R., Svec, J. G. Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions. J. Vis. Exp. (129), e55303, doi:10.3791/55303 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter