Waiting
Login processing...

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

Biology

Üç boyutlu ses kat titreşim eğitim için Hemi-laryngeal Kur

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

Bu kağıt ses üretimde insan ve insan olmayan memeliler biyofiziksel çeşitli yönlerini incelemek için vokal kat titreşim, çok boyutlu bir görünümünü kolaylaştırmak hemi-gırtlak numunelerin hazırlanması için bir protokol tanıttı.

Abstract

İnsan ve çoğu insan olmayan memeliler ses gırtlak vokal kıvrımlar, kendi kendini idame ettiren salınım aracılığıyla oluşturulur. Vokal kat titreşim doğrudan görsel belgeleri, özellikle insan olmayan memelilerde zor. Alternatif olarak, eksize gırtlak deneyler vokal kat titreşim kontrollü fizyolojik ve fiziksel koşullar altında araştırmak için fırsat sağlar. Ancak, tam bir gırtlak kullanımı sadece vokal kıvrımlar, gözlem aerodinamik kuvvetleri ile onların etkileşim sırasında salınan yapıları çok önemli bazı bölümleri hariç üst bir görünümünü sağlar. Bu sınırlama nerede yarım bir hemi-gırtlak Kur kullanarak üstesinden gelebilir sırasında kendini sürekli salınım bir çift ve kalan vokal kat yanal bir görünümünü sağlayan gırtlak orta-sagittally kaldırılır.

Burada, hemi-laryngeal yapıları ve onların montaj anatomik hazırlanması için adım adım kılavuz laboratuvar tezgah üzerinde verilir. Örnek fonasyon hemi-gırtlak hazırlık iki eşzamanlı kamera (üstün ve yanal kez), gösteren üç boyutlu ses kat hareket ve karşılık gelen zaman değişen temas bölgesinin tarafından yakalanan yüksek hızlı video verileri ile belgelenmiştir. Bu yayın hemi-gırtlak kurulumunda belgelenmesi uygulaması ve deneysel araştırmada, ses bilim adamları daha iyi ses üretim biyomekanik anlamak için potansiyeli ile sağlayan güvenilir tekrarlanabilirlik kolaylaştıracaktır.

Introduction

Ses genellikle sabit bir hava akımı, hava akımı darbeler bir dizi akciğerler tarafından sağlanan dönüştürür gırtlak doku (vokal kıvrımlar esas olarak) titreşimli tarafından oluşturulur. Akustik basınç dalga formu (Yani, birincil ses) onları filtreler vokal yolu heyecanlandıran bu akışı bakliyat sırasından akustik olarak ortaya çıkan ve elde edilen ses ağzından ve (için belirli bir ölçüde) burun1 yayılan . Ses oluşturulan spektral bileşimi vokal kat titreşim, gırtlak biyomekanik ve trakeal hava akımı2ile etkileşimleri tabi kalitesini büyük ölçüde etkilenir. Bir klinik hem hem de bir araştırma bağlamında, dokümantasyon ve vokal kat titreşim değerlendirilmesi olduğunu böylece en önemli ilgi ses üretim okurken.

İnsanlarda, gırtlak doğrudan endoskopik incelenmesi sırasında ses üretim vivo içinde itiraz ediyor ve şu anki teknolojik araçlara sahip insan dışı memelilerde neredeyse mümkün değildir. Bu nedenle, dikkatli bir şekilde kontrol garanti fiziksel ve/veya fizyolojik deneysel sınır koşulları, çıkarılan larynges3,4 kullanımı amacıyla birçok durumda incelenmesi için yeterli bir ikame içinde vivo nedir ses üretim mekanizmaları.

Vokal kat titreşim karmaşık üç boyutlu fenomen5' tir. Gibi geleneksel araştırma yöntem gırtlak endoskopi (in vivo) veya eksize gırtlak hazırlıklar genellikle üstün görünümünü titreşimli vokal kıvrımlar6, bunlar tam üç boyutlu analiz için izin vermez sağlarken vokal kat hareket. Özellikle, üstün görünümünde vokal kıvrımlar daha düşük (Kaudal) kenar boşluklarını titreşimli döngüsü sırasında büyük bir kısmını görünmez olur. Bu üstün (kafatası) kenarına vokal kıvrımlar genellikle vokal kat salınım5sırasında görülen bir fenomen arasında Inferior (Kaudal) faz gecikme kaynaklanmaktadır. Bulgular kadar fiziksel ve matematiksel modeller yedeklemek için doğrudan ampirik kanıt kıt olduğu gibi bilgi geometri ve düşük ses hareket kat kenar7ve böylece subglottal kanal8,9 geometri , 10 daha iyi gırtlak hava akımı, vokal kat doku ve ortaya çıkan kuvvetleri ve baskıların11,12arasındaki etkileşimi anlamak için önemlidir. Başka bir geleneksel üstün görünümden gizli vokal kat titreşim iki vokal kıvrımlar arasında temas (caudo-kafatası) dikey derinliği yönüdür. Dikey iletişim derinlik vokal kıvrımlar şarkı ("falsetto" kayıt vs. "göğüs")13,14' te kullanılan ses kayıt, potansiyel bir göstergedir dikey kalınlığı ile ilgili.

Geleneksel (tam) eksize gırtlak hazırlıklar eksikliklerin üstesinden gelmek için bir sözde hemi-gırtlak Kur, yarısı nerede yararlı olabilir böylece kalan titreşimli özellikleri değerlendirilmesi kolaylaştırılması gırtlak kaldırılır üç boyutlu ses fold. Doğal olarak, bu kurulum 1960'larda15 giriş ve 199316kavramında ilk bir doğrulama beri bu umut verici deneysel17,18 ile deneyler pek laboratuvarları gerçekleştirdiniz ,19,20,21,22,23. Bunun için bir açıklama uygun hemi-gırtlak hazırlık oluşturma zorluklar içinde bulunabilir. Geleneksel eksize (tam) gırtlak hazırlık iyi belgelenmiş4olmakla birlikte, böyle bir ayrıntılı talimat henüz bir hemi-gırtlak yapısı oluşturmak için kullanılabilir. Bu nedenle Kızıl geyik numuneler deneysel sonuçlar tarafından desteklenen bir güvenilir bir şekilde tekrarlanabilir hemi-gırtlak Kur kurmak için bir eğitim sağlamak için bu kağıt amacı budur.

Ölçme donanımları, yüksek hızlı gibi bir "geleneksel" eksize gırtlak kurulumu veya yeterince gırtlak yapılarının titreşimleri ses oluşturma sırasında veya uygun belgelemek için diğer görüntüleme teknolojisi ile birçok özellik bir hemi-gırtlak Kur hisse ısıtmalı, oksijen hava temini. Bu genel kurulum konuları ayrıntılı bir kitap bölüm4 ve Ulusal Merkezi ses ve konuşma24teknik rapor olarak açıklanmıştır. Bu talimatları tekrarlama-cekti var olmak bu yazının kapsamı dışındadır. Burada, bir hemi-gırtlak yapısı oluşturmak için yalnızca özel yönergeler sunulmuştur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Bu yazıda analiz hayvan numuneler Palacky Üniversitesi Olomouc, Çek Cumhuriyeti için standart etik gereksinimlerine uygun olarak tedavi edildi. Kızıl geyik çılgınca çek ordu Orman Hizmetleri tarafından normal Av sezonunda avlanan ormanlarda yaşayan kaynaklanıyor.

1. Hemi-gırtlak numune hazırlanması

Not: Tek düzgün hazırlanmış örnekler,4 ' te gösterildiği gibi kullanılmalıdır. Hızlı gırtlak buz gibi25 eksizyon ve depolama-80 ° C'de hemen sonra doku bozulması potansiyelini ve biyomekanik özellikleri İLETİMLERİNİZE en aza indirir ve deneyler uygun herhangi bir zamanda performans sağlar.

  1. Gırtlak defrost
    1. Donmuş larenks iki otoklav torbaları veya su geçirmez conta ile herhangi bir diğer plastik torbalar içine yerleştirin. Çantaları kapatın ve 30 ° C ile ısıtılan kadar gırtlak tamamen çözülmüş bir su banyosu koydu. Bir kaç saat gerekli süre aralığından gırtlak boyutuna ve donma sıcaklığı bağlı olarak fazla bir gün.
  2. Gırtlak Temizleme
    1. Gırtlak çözüldü sonra çantasından çıkarın ve iyice tuzlu çözüm ile temizleyin (% 0.9 NaCl).
    2. Dikkatli bir şekilde uygulanabilir olarak gereksiz doku çıkarın (yani dış boyun kasları, kemiği vb) olmadan ana gırtlak yapıları zarar ve trakea gırtlak bir hava tedarik tüp üzerine montaj için yeterli bir uzunluğa kısaltmak (genellikle ca. 4-5 cm).
    3. Gırtlak doku yaralar, organik deformasyonlar veya potansiyel olarak gırtlak deney için uygun olmayan yapabilirdiniz dondurma işleminden meydana gelen çatlaklar gibi potansiyel doku anomaliler için kontrol edin.
  3. Tiroid ve krikoid kıkırdak pozlama
    1. Böylece kıkırdak hemi-gırtlak oluşturma-sagittal kesimi için hazırlık açığa bir neşter kullanarak tiroid ve krikoid kıkırdak çevresinde dış gırtlak kas dokusu bölümlerini kaldırın. Bu Hazırlık aşaması şekil 1A ve 1Btasvir edilir.
  4. Orta-sagittal tiroid kıkırdak ile kesmek
    1. Tiroid kıkırdak ön parçası ile bir ilk dikey kesme yapmak.
    2. Dikkatle kesme hakkında korunmuş kalmaya ihtiyacı vokal kat zarar vermemesi için sırayla kaldırılacak kenarı üzerine biraz daha fazla yer. Mümkünse, bir neşter kesme için kullanın. Kıkırdak kemikleşmiş, küçük bir testere kullanın.
  5. Krikoid kıkırdak kesme
    1. Dikey kesme neden (kasılır) üzerinden arytenoid kıkırdak arasında ve sonra krikoid kıkırdak inferior tiroid çentik yaklaşık yatay bir düzeye aracılığıyla.
  6. L şeklinde bir kesik gırtlak içinde oluşturma bir vokal kat kaldırılması
    1. Daha önce yapılan dikey kesme krikoid kıkırdak alt ucundan başlayarak kesme ve inferior tiroid çentik doğru yeni kesme neden yatay olun. Anteriorly kaldırılacak gidiyor boğaz yandan katlanmış.
    2. Yumuşak doku ile tiroid kıkırdak iç tarafında cut - vokal kıvrımlar ön eki arasında kesme böylece vokal kat zarar kaçınarak tiroid kıkırdak önde gelen ederken dikkatli olun bir dikey oluşturmak.
  7. Tiroid kıkırdak ile kesme arıtma
    1. Neşter, testere veya tiroid kıkırdak tam düz kesim uygulamak ve almak için bir dosyasına kapatın daha önce incelenen vokal kat ön kısmına olabildiğince kullanın.
    2. Ayrıca arka tiroid kıkırdak küçük bir bölümünü kaldırmak, arytenoid adducting için sivri uç eklemek için alan oluşturmak için (aşağıya bakınız) kıkırdak ve böylece vokal kat. Bu Hazırlık aşaması şekil 1 c ve 1 Dtasvir edilir.
      Not: araştırma soru bağlı olarak tüm vokal kat tam Fuar görünürlüğünü yukarıdan etkinleştirmek için gerekli olabilir. Böyle bir durumda, yapıları (gerçek) vokal kat (yani, ventrikül veya Vestibüler kat, uygulanabilir olduğunda verilen numune anatomisi) yukarıda kaldırılması gerekir. Vokal kıvrımlar yukarıda iç yumuşak gırtlak doku, tiroid kıkırdak ile bağlantısını kaybedebilir ve vokal kat ile titreşim sırasında engelleyen bazı örnekleri içinde potansiyel sahte (çoğunlukla düzensiz) salınım desenleri neden oluyor. Böyle bir durumda o doku dikkatli çıkarılması kaçınılmazdır.

Figure 1
Resim 1 : Hemi-gırtlak hazırlık ve montaj. (A)ve (B) Cleaned gırtlak numune, sol vokal kat; kaldırılmasını önce medial ve arka görünüm (C) ve (D) hazırlanan hemi-gırtlak L şeklinde kesi (vokal kat kaldırıldı medial sol) ve arka görünümü ile. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

2. Hemi-gırtlak deney

  1. Hemi-laryngeal Kur
    1. Larinks ısıtılmış ve oksijen hava sağlayan bir hava temini tüp kullanın.
    2. Yapı iki şeffaf levha kaldırılan gırtlak parçaları bir ikame olarak dik düzenlenmiştir.
    3. Kullanım dişleri gırtlak kararlılığını artırmak ve dikey cam levha için kalan vokal kat adducting tarafından uygun pre-phonatory gırtlak yapılandırma oluşturmak için 4 (bkz. şekil 2A).
      Not: Teorik olarak, vokal kıvrımlar da dikiş ve ağırlık bir kasnak-kolu sistemi 26 tarafından adducted. Ancak, böyle bir yaklaşım bu yazarlar en iyi bilgi için henüz bir hemilarynx hazırlık için çalışılmıştır.

Figure 2

Resim 2 : Hemi-gırtlak Kur. (A)yapıları desteklemek: Hava tedarik tüp, L şeklindeki cam plaka düzenleme, dıştan dişleri. (B) monte hemi-gırtlak hazırlık dıştan dişleri ile. (C) ve (D) yakın çekimler hemi-gırtlak-hazırlık, yan ve üst, sırasıyla görüntülenebilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

  1. Hemi-gırtlak montaj
    1. Hava tedarik tüp takma diş sabitleştirici krem ile kapak ve larinks, Trakea kalan kısmını kullanarak bağlayabilirsiniz. Sabitleştirici krem bir yapıştırıcı çalışır ve potansiyel boşluklar, böylece bir hava geçirmez mühür oluşturma kapatır.
    2. Nefes borusu plastik kayış veya bir hortum kelepçesi sıkma bir bağla.
    3. Aynı zamanda, krema, sabitleştirici krem vokal kat veya iç yumuşak gırtlak dokulara Yayilim kaçınırken sabitleştirici ile tiroid kıkırdak ile kesme kenarlarını kapsar.
    4. Saydam tabakalar iliştirin.
  2. Sabitleme tiroid kıkırdak, dıştan vokal kat kullanarak dişleri
    1. Dişleri plaka vokal katlı adduct ve tiroid kıkırdak stabilize etmek için kullanın.
    2. Sabitleştirici krem ayarladıktan sonra hava akımı için vokal kat salınım ve hemi-gırtlak ve cam plakanın arasında olası sızıntıları kontrol kurmak için geçerlidir.
    3. Sonunda meydana gelen boşlukları daha fazla sabitleştirici krem ekleyerek kapatın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

İllüstrasyonlar hemi-gırtlak hazırlık ve onun montaj hava tedarik tüp olarak önceki bölümde başvurulan Resim 1 ve Şekil 2, sırasıyla sağlanır.

Vokal kat titreşim iki kamera açılardan belgelenmesi

Hava akımı kaynaklı kendi kendini idame ettiren salınım hemi-gırtlak vokal kat yukarıdan belgelenmiştir ve iki taraftan yüksek hızlı video (HSV) Kameralar: 6000 kare/s, akustik zaman zaman uyumlu kayıtları tarafından tamamlanmaktadır işletilen senkronize ve electroglottographic (aşağıya bakın) veri 44.1 kHz örnek. Kullanılan ekipman listesi dahil olmak üzere veri toplama kurulumu hakkında daha fazla bilgi yazarlar 27,28bu grup tarafından önceki yayınlarda bulunabilir. Bu HSV kayıtlarından görüntüleri video eşlik eden gösterilir. Fotoğraf Sıkıştırma silkicileri döngüsü içinde temsilcisi anlarda çıkarılan şekil 3' te gösterilmektedir. Üstten bakış (her panel üst yarısı) medio-lateral vokal kat hareketi gösterir, şekil 3A' açık bir glottis gösteren, şekil 3B-D iken glottal hava akımı sağlayan glottis kapalıdır (vokal kat ile tam temas halinde olduğunu Dikey cam levha), böylece tutuklama glottal hava akışı. 3B-D rakamlar içinde yan görünüm (her panel alt yarısında) vokal kat kişi cam levha, hem de değişen geometri ve dikey konumunu kişiyle karşı değişen derecesini göstermektedir.

Figure 3
Şekil 3 : Hemi-gırtlak vokal kat titreşim. (A-D) Hareketsiz görüntüler (her panel üst yarısı) üst ve yan görünümü (alt yarısı her panel) fotoğraf makineleri, yüksek hızlı video görüntüleri üzerinden temsilcisi titreşimli döngüsü içinde puan elde. ' Nde (A) vokal kat kişi olmadığına dikkat edin ve (hem alan, şekli ve pozisyon) vokal değişen kişi katlayın (B-D). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Kymographic glottal hareket analizi

Nicel glottal hareket analiz şekil 4' te gösterilmiştir. Glottis açılış sırasında kendi kendini sürekli salınım onların deplasmanlar tarafından oluşturulan ve (titreşimli) vokal kıvrımlar29arasında'değişkendir. Üstten Görünüm HSV görüntüleri en modern analiz vokal kıvrımlar30,31yanal deplasmanlar izleme sağlar. Burada açıklanan hemi-gırtlak hazırlama tesisi de vokal kat titreşim dikey (caudo-kafatası) yönlerini değerlendirmek için ekler.

Figure 4
Şekil 4 : Kymographic glottal hareket analizi.
(A)ve (B) Video fotoğraf hemi-gırtlak, 6000 kare/s yüksek hızlı video (HSV) kayıtları alınan üst ve yan görünümlerini gösteren. Sarı dikey çizgiler üstten görünüm için panelleri C ve E ve D ve F panelleri yan görünüm için gösterilen kymograms kymographic tarama satır konumu belirtir. (C) ve (D) dijital kymograms üst ve yan görünüm, HSV görüntüleri sırasıyla ayıklanır. (E) zaman değişen yanal öteleme vokal kat kymogram çıkarılan ve bir çizgi (kısa çizgiler) ile takip. (F) zaman değişen deplasmanlar vokal kat, alt ve üst kenarından kymogram değerlendirilir ve bir kesik ve noktalı bir çizgi ile sırasıyla takip. (G) zaman değişen glottal yapıları Sinoptik tasviri: Lateral vokal kat saptırma ("top", soluk mor) ve dikey saptırma çıkarılan kenarları katlayın ("yan SUP", koyu kırmızı) superior ve inferior ("yan inf.", koyu yeşil) ses, E ve f panellerinde görüldüğü kymograms panel G. (Ben) gösterilen yer değiştirme veri glottal yapısı ve üstün deplasman verilerden elde edilen (J) Glottal hareket imar türetilmiş (H) hareket hızları ve Panel G. gösterilen aşağı vokal kat kenar boşlukları Oklar, rotasyonel hareket yönü gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

İki dijital kymograms üst ve yan görünümden HSV veri (rakamlar 4 c ve 4 D) oluşturuldu. Bir dijital kymogram (DKG)32,33,34,35, (genellikle noktasında maksimum vokal kat titreşimli genlik), tek bir satırı piksel verilerini arka arkaya bir dizi yüksek hızda çekilmiş video kareleri, zamansal bir eksen üzerinde apsis oluşturmak için birleştirilmiş. Yapıların DKG tarama satırın kapsadığı zaman değişen deplasman koordine üzerinde görünür. Şekil 4 ciçinde - gösterilen örnekteF, DKG üst satırı pozisyonları inceden inceye gözden geçirmek ve yan görünüm yarı yolda Hampala ve arktarafından açıklanan yaklaşım kullanan vokal kat antero-posterior (ventro dorsal) boyuttaki seçildi., EQ 127.

Glottis yanal ve caudo kraniyal deplasmanlar inferior ve superior vokal kat kenarlarından belirlendi, DKG veri içinde (rakamlar 4E ve 4F) takip ve Metrik birimleri gömülü video kare hızı ve Kalibrasyon bilgilere dayanarak ifade Videolar (şekil 4 g ve H). İki boyutlu bir inşası (yatay ve dikey) glottal hareket (yani, en yüksek titreşimli genlik yerini) vokal kat ortasında üç tam glottal devir şekil 4E ve Fgösterilir. Glottal döngüsü çoğunluğu sırasında vokal kat (glottal kapatma temsil eden) cam levha ile temas halinde ama değişen kişi derinliği ile oldu. Açık aşamasında (i.e., vokal kat cam levha ile temas olduğunda), inferior ve üstün ses izlerini kenar sigorta kat ve diğer çalışmalar sonuçlarından ile kısmi sözleşmedeki karmaşık döngüsel hareket Desen Sergisi 5 , 20 , 36 , 37 (insanlarda hareket deseni burada araştırıldı Kızıl geyik numune daha eliptik olma eğilimindedir). İlginçtir, dikey Motor hacmi yaklaşık 10 mm, Yani, neredeyse bir büyüklük insanlarda bulundu daha büyük titreşimli genliği ulaştı.

Vokal kat değerlendirilmesi iletişim alanı

Electroglottography (yumurta)38 fonasyon sırasında göreli vokal kat temas bölgesinin (VFCA) değişiklikleri ölçmek için yaygın olarak kullanılan bir non-invaziv modudur. Düşük yoğunluklu gırtlak her tarafında vokal kat düzeyinde yerleştirilen iki elektrot arasında yüksek frekanslı akım geçer. Vokal kat (de) gırtlak ses üretimi sırasında iletişim kurmanızı kaynaklanan başvuruda varyasyonları büyük ölçüde orantılı zaman değişen göreceli vokal kat alanı39başvurun. YUMURTA sinyal temel frekans ve salınım rejimi (düzensiz veya periyodik, bifurcations de dahil olmak üzere) yansıtan vokal kat titreşim, güvenilir bir fizyolojik ilişkili olduğu varsayılır. Geniş uygulama rağmen VFCA ve yumurta dalga formu mümkün doğrudan ilişkisi yakın zamana kadar sadece bir tek çalışma17' de VFCA ve yumurta sinyal büyüklüğü arasında yaklaşık doğrusal bir ilişki düşündüren test edilmiştir. Ancak, vokal kat akış kaynaklı titreşim bu çalışmada araştırıldı değil. Bu nedenle, yumurta titiz bir ampirik değerlendirilmesi uygun fizyolojik koşullar altında göreli VFCA bir ölçüsü olarak bu nedenle hala ihtiyaç vardı.

Bu sorunu ele almak, bu grubun yazarlarının son zamanlarda üç Kızıl geyik larynges bir iletken cam tabak27kullanan bir eksize hemi-gırtlak hazırlık araştırmış. Vokal kat ve cam levha arasında değişen temas 6000 fps'de sagittal düzlemde yapılan yüksek hızlı video kayıtları tarafından izlenen zaman yumurta sinyal ile ± 0.167 Bayan bir doğruluk ile senkronize temsilcisi çalışma are göstermek içinde olduğunu kaynaklanır Şekil 5ortalama gösteren, yumurta sinyal ve VFCA – arasında iyi anlaşma için başvuru27 ayrıntılı bilgi için bkz:).

Figure 5
Şekil 5 : Vokal kat temas bölgesinin (VFCA) ve electroglottographic (yumurta) dalga karşılaştırılması. (A-D) Yüksek hızlı video verileri bir Kızıl geyik hemi-gırtlak yan görünüm dört Instants glottal bir döngü içinde gösterilen video fotoğraf. El ile biçilen vokal kat temas bölgesinin (Yani, vokal kat dikey cam levha hemi-gırtlak yapısı ile temas halinde olduğu alan) camgöbeği içinde eklenmiş olan. Bir glottal döngü vokal kat kişi aşaması için normalleştirilmiş yumurta ve VFCA verileri (E) karşılaştırılması. Vokal değerlendirilmesi kaynaklandığını VFCA veri glottal döngüsü üzerinde temas bölgesinin (piksel olarak sayılır) katlayın. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

"Geleneksel" (tam) eksize gırtlak Kur avantajları hemi-gırtlak hazırlık hisse: Bu tür deneysel bir yaklaşım, fiziksel ve fizyolojik sınır koşulları ve parametreleri (örneğin, subglottal basınç veya vokal kat uzama) olabilir oldukça iyi kontrol. Hemilarynx davranışını homolog için bu mükemmel bir ile tam bir gırtlak lateral simetri, istisna ile bu büyüklükleri bazı parametreleri (e.g., hava akış hızı, ses basıncı) yaklaşık % 50 oranında azaltılır, henüz hareketsiz içinde varlık gerçekçi aralıkları16. Tam eksize gırtlak yaklaşım, Yanibüyük bir dezavantajı., vokal kat yüzeyi boyunca çift-inferior (caudo-kafatası) boyut, görünürlük eksikliği titreşimli vokal yan görünümünü sağlayarak hemi-gırtlak kurulumunda aşmak pas geçiyor. Hemi-gırtlak kurulum böylece vokal kat hareket birden çok boyutlu olarak değerlendirilmesi insan ve insan dışı memeliler biyofiziksel ses üretimi yönteminde daha ince ayrıntılarını anlamak çalışırken çok önemli olduğunu hangi bırakmak.

Burada, hemi-gırtlak kurulumuna ilişkin birkaç örnek uygulamalar gösterilmiştir. Vokal kat titreşim iki kamera açıları gelen belgelere daha fazla nitel ve nicel veri analiz sağlar. Bu yazıda, yeni tanıtıldı dikey yönde kymographic glottal hareket analiz Seçili pozisyon antero-posterior (dorso-ventral) glottal ekseni boyunca glottis zamansal geometrik varyasyonları yeniden inşası sağlar. Bu analiz için birkaç puan equidistantly tekrar glottal ekseni boyunca aralıklı zaman tüm glottal hareket yeniden. Bu yaklaşım karşılaştırılabilir ama aynı sonuçları karşılaştırıldığında vokal kat hareket değerlendirilmesi için işaretleme ve vokal kat doku bireysel "fleshpoints" (glottis oluşturan değil aynı zamanda noktalarında), örneğin, sağlar unutmayın ile mikro-dikiş20 veya Silisyum Karbür parçacıkları5,40. Üç boyutlu zaman değişen glottal geometri hakkında kesin bilgi daha fazla glottal hava akımı ve titreşimli gırtlak doku ile etkileşimi ayrıntılarını araştırmak çok önemlidir. Örneğin, kendi kendini idame ettiren ses Hesaplamalı modellerin titreşim kat daha ampirik veri hava akımı jet ayrılık 41,42,43,44, amacı ile ilgili olarak gelişmiş olabilir 45,46,47,48 haline kullanılabilir.

Şekil 5' te gösterildiği gibi hemi-gırtlak hazırlık vokal kat temas bölgesinin (VFCA) değerlendirilmesi sırasında kendini sürekli vokal kat titreşim sağlar. Zaman değişen göreli büyüklüğü VFCA bilgisine electroglottographic ölçüm sonuçlarını doğrulamak yararlı biri için non-invaziv vokal değerlendirilmesi kat için titreşim içinde vivo27, yumurta bir yaygın olarak kullanılan yöntemdir. Ayrıca, tam VFCA geometri ve onun değişim zaman içinde daha iyi vokal kat kişi derinliği 49 ve hızı potansiyel ile ilişkisi olan sözde Mukozal dalga50 kavramını anlamak için çok önemli olarak kanıtlamak olabilir , 51 , 52 , 53., vokal kat doku yüzey kapak katman içinde bir hava akışı odaklı seyahat eden dalga oluşur. Bu dalga başlangıçta trans-glottal hava akımı ile birlikte inferior vokal çift kenar kat ve daha sonra bu yanal bir kez her salınım döngüsü54üst vokal kat yüzeyi boyunca yayar taşır.

Her şeye rağmen hemi-gırtlak yaklaşımı ampirik yöntemlerin temel ses bilim için şu anda mevcut cephanelik güçlü, ancak yaygın olarak kullanılan kurucu olduğunu. Burada, bir hemi-gırtlak hazırlık oluşturmak için bir öğretici sunulur ve olası bazı gelecekteki uygulamalar ele alınmıştır. Verilen yönergeleri karşıdan karşıya farklı labs, böylece sağlayan ses bilim adamları daha iyi ses üretim biyomekanik anlamak için potansiyeli ile deneyler tekrarlanabilirlik geliştirmek yardımcı olabilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Bu eser desteklenmiştir tarafından bir APART Ödülü Avusturyalı Academy of Sciences (CTH), Çek Cumhuriyeti teknoloji ajansı Proje no. TA04010877 (CTH, VH ve JGS), ve Çek Bilim Vakfı (GACR) proje yok GA16-01246S (için JGS). Biz W. Tecumseh Fitch için takma diş sabitleştirici kremi kullanmak onun telkin ve ING teşekkür ederim. S. Liska eksize geyik larynges kazanmakta onun yardım için çek ordu orman hizmetinden.

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

Fizyoloji sayı: 129 ses üretimi hemi-gırtlak eksize larinks vokal kıvrımlar kymographic glottal hareket analizi vokal kat kişi VFCA electroglottography
Üç boyutlu ses kat titreşim eğitim için Hemi-laryngeal Kur
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