Блог

Feb 15, 2024

Валидация и усовершенствование подхода 3D-реконструкции медиальной поверхности голосовых связок в

Scientific Reports, том 13, номер статьи: 10705 (2023) Цитировать эту статью 292 Доступ 1 Подробности об альтметрических метриках При исследовании гортани изучение компонента вертикальных колебаний голосовых связок является

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 10705 (2023) Цитировать эту статью

292 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

При исследовании гортани изучение вертикального компонента колебаний голосовых связок часто не учитывается. Однако колебание голосовых связок по своей природе является трехмерным процессом. Ранее мы разработали экспериментальный протокол in vivo для восстановления полной трехмерной вибрации голосовых связок. Целью данного исследования является проверка этого метода 3D-реконструкции. Мы представляем in-vivo установку полугортани собаки с использованием высокоскоростной видеозаписи и прямоугольной призмы для трехмерной реконструкции вибраций медиальной поверхности голосовых связок. Трехмерная поверхность реконструируется из разделенного изображения, полученного призмой. Для проверки погрешность реконструкции рассчитывалась для объектов, находящихся на расстоянии до 15 мм от призмы. Определено влияние ракурса камеры, изменения калиброванного объема и ошибок калибровки. Общая средняя ошибка 3D-реконструкции невелика и не превышает 0,12 мм на расстоянии 5 мм от призмы. Влияние умеренного (5°) и большого (10°) отклонения угла камеры привело к незначительному увеличению погрешности до 0,16 мм и 0,17 мм соответственно. Эта процедура устойчива к изменениям калибровочного объема и небольшим ошибкам калибровки. Это делает этот подход 3D-реконструкции полезным инструментом для реконструкции доступных и движущихся поверхностей тканей.

Слышимый человеческий голос создается в гортани, когда поток воздуха, поднимающийся из легких, возбуждает голосовую связку и вызывает вибрацию, которая снова модулирует поток воздуха в звуковые волны, генерируя основную частоту голоса1. Несмотря на то, что этот процесс образования голоса довольно легко описать в общих чертах, он имеет много сложностей, поскольку его можно модулировать различными способами и на него могут влиять различные факторы, такие как уровень нервно-мышечной стимуляции, эластичность тканей, подсвязочное давление и т. д.2. 3. Для лучшего понимания контроля производства голоса представляют интерес многие входные и выходные сигналы, такие как активация гортанного нерва, изменения потока и давления или производимый акустический сигнал. Чтобы лучше понять этот сложный процесс, в идеале необходима экспериментальная установка, которая могла бы контролировать или, по крайней мере, фиксировать все соответствующие факторы одновременно и использовать надежные алгоритмы, которые не вводят дополнительных мешающих факторов.

Голосовые складки — это две противоположные структуры гортани, которые образуют сужение дыхательных путей. Они тянутся через гортань в передне-заднем направлении, и их точное положение можно регулировать за счет движения различных хрящей в гортани, приближая их в непосредственной близости для фонации4. Поскольку они приводятся в движение воздушным потоком, поднимающимся из легких, они колеблются в среднем с частотой 235 Гц у женщин и 134 Гц у мужчин во время продолжительной фонации гласных, источника звука голоса5. Этот источник звука затем модулируется акустическими резонансами речевого тракта, генерируя речь4.

Здоровый голос обычно характеризуется периодическими и лево-правосимметричными колебаниями голосовых связок, которые полностью или почти полностью закрываются в каждом цикле6,7,8. Напротив, голосовая болезнь часто характеризуется апериодическими или асимметричными колебаниями голосовых складок и неполным закрытием голосовой щели во время фонации9,10,11. Соответственно, используется множество различных показателей, которые пытаются уловить свойства колебаний голосовых связок, такие как продолжительность и соотношение фаз открытия, закрытия и закрытия формы сигнала в области открытия голосовой щели1,12.

Медиальная поверхность голосовых связок (т.е. поверхность, где голосовые связки встречаются во время колебаний) является критической вибрационной областью, влияющей на акустику13 и, следовательно, представляющей особый интерес. Голосовые связки не просто закрываются одновременно повсюду на этой поверхности, а скорее демонстрируют закономерность закрытия снизу вверх и открытия одинаковым образом. Изменения в этом паттерне, контролируемые активацией мышц гортани, могут иметь большое влияние на результирующий акустический сигнал13,14.