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Messung und Interpretation von irregulären Stimmlippenschwingungen

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Zusammenfassung

Hintergrund

Das unspezifische Symptom "Heiserkeit" beruht zum Teil auf irregulären Stimmlippenschwingungen, die mit derzeitiger klinischer Untersuchungstechnik nur vermutet, aber nicht beobachtetet werden können. Ihre Visualisierung gelingt experimentell durch eine Hochgeschwindigkeitsaufnahmetechnik (Aufzeichnung mit bis zu 10.000 Bildern/s).

Methode

Durch eine eigens entwickelte Software werden aus den Bildserien die Bewegungskurven der freien Stimmlippenränder extrahiert. Das Verständnis irregulärer Schwingungen gelingt mit Hiranos "Body-cover-Modell", das eine Stimmlippe als gekoppeltes Pendel von 2 Massen betrachtet: M. vocalis und Epithel, die durch das Bindegewebe des Reinke-Raums elastisch miteinander verbunden sind.

Ergebnisse

Die numerisch-mathematische Lösung dieses sog. 2-Massen-Modells kann irreguläre Schwingungsformen der Stimmlippen erklären. Indirekt lassen sich damit Parameter berechnen, die entscheidend die Schwingung beeinflussen, aber einer direkten Messung nicht zugänglich sind: der subglottische Druck und der muskuläre Tonus rechts und links.

Diskussion

Zwei Kategorien von Irregularitäten sind zu unterscheiden: unterschiedliche Grundfrequenzen der beiden Stimmlippen (erklärbar durch Asymmetrie in mediolateraler Richtung) und Schwingungsmoden in dorsoventraler Richtung, sog. "ap-Moden", die auf inhomogene Spannungsverteilung innerhalb einer Stimmlippe zurückgehen ("Asymmetrie in ap-Richtung").

Abstract

Background

Irregular vibrations of the vocal folds are regarded as a main reason for the common symptom of hoarseness. With real time resolution, they can only be observed using high speed recording techniques (up to 10,000 images/s).

Method

During the last years, we have developed a recording device and image processing software dedicated to the extraction of vocal fold motion curves from the image series. Irregular vibrations can be understood by using Hirano's "body-cover-model": one vocal fold is assumed to act as a system of two coupled oscillators (the vocal muscle and the epithelium, coupled by the connective tissue of Reinke's space).

Results

By applying this biomechanical two-mass model and inversely solving Bernoulli's equation, the driving parameters of the vibration were computed from the high speed image series in selected cases. These parameters, like the subglottal pressure und the bilateral tension of the vocal muscle cannot, in general, be measured directly.

Discussion

From the model, it can be supposed that laryngeal asymmetry (either in mass or tension) is the primary reason causing irregularity. The consequence of asymmetry in the medio-lateral direction are different fundamental frequencies on each side, while asymmetry in the anterior-posterior direction leads to ap-mode vibrations.

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Danksagung

Wir danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft für ihre Risikobereitschaft, unsere Arbeiten zum Thema trotz durchaus kritischer Begutachtung mit folgenden Bewilligungen zu fördern: DFG Ey15/4, DFG Ey15/6, DFG Ey15/7, DFG Ey15/10.

Für wertvolle unterstützende Arbeiten und Kommentare danken wir Dipl.-Math. M. Döllinger, Dr. med. P. Kummer, Dipl.-Ing. J. Lohscheller, Dipl.-Phys. S. Schuberth und Dr. med. M. Schuster.

Author information

Authors and Affiliations

  1. Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Universitätsklinikum Erlangen

    U. Eysholdt, F. Rosanowski & U. Hoppe

  2. Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Universitätsklinikum Erlangen, Bohlenplatz 21, 91054 Erlangen

    U. Eysholdt

Authors
  1. U. Eysholdt
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  2. F. Rosanowski
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  3. U. Hoppe
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Corresponding author

Correspondence to U. Eysholdt.

Additional information

In Auszügen vorgetragen als Hauptreferat auf der 19. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie, Erlangen, 13.–15.09.2002

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Eysholdt, U., Rosanowski, F. & Hoppe, U. Messung und Interpretation von irregulären Stimmlippenschwingungen. HNO 51, 710–716 (2003). https://doi.org/10.1007/s00106-003-0804-3

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