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29. Wissenschaftliche Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie e. V.

Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie e. V.

21.09. - 23.09.2012, Bonn

Einfluss des Mucus auf Phonationseigenschaften

Vortrag

  • corresponding author presenting/speaker Georg Luegmair - Phoniatrische und Pädaudiologische Abteilung, Universitätsklinikum Erlangen, Erlangen, Deutschland
  • author David A. Berry - The Laryngeal Dynamics Laboratory, UCLA Head & Neck Surgery, Los Angeles, Vereinigte Staaten
  • author Franziska Gröhn - Department of Chemistry und Pharmacy Interdisciplinary Center for Molecular Materials University Erlangen, Erlangen, Deutschland
  • author Ulrich Eysholdt - Phoniatrische und Pädaudiologische Abteilung, Universitätsklinikum Erlangen, Erlangen, Deutschland
  • author Michael Döllinger - Phoniatrische und Pädaudiologische Abteilung, Universitätsklinikum Erlangen, Erlangen, Deutschland

Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie. 29. Wissenschaftliche Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie (DGPP). Bonn, 21.-23.09.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. Doc12dgppV21

DOI: 10.3205/12dgpp37, URN: urn:nbn:de:0183-12dgpp371

Veröffentlicht: 6. September 2012

© 2012 Luegmair et al.
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Zusammenfassung

Hintergrund: Heisere Stimmgebung weist häufig keine sichtbare anatomische Ursache auf. Hingegen werden in der Echtzeit-Video Endoskopie oft asymmetrische Bewegungen, teilweise mit Glottisschlussinsuffizienz beobachtet. Diese Asymmetrien wurden bisher vorwiegend als hypo- oder hyperfunktionelle Dysphonien klassifiziert. In der vorliegenden Studie gehen wir einen Schritt weiter und untersuchen die Hypothese, dass die visko-elastische Schleim-Grenzschicht den Luftstrom, die Stimmlippenbewegungen und das resultierende akustische Signal beeinflussen.

Material und Methoden: Es wurden 3 menschliche Kadaverkehlköpfe im Experiment untersucht. Die Schwingungen der Stimmlippen und das akustische Signal wurden parallel mit einer Echtzeit-Videokamera und einem Mikrofon über einen Zeitraum von 250 ms aufgezeichnet. Parallel dazu das akustische Signal. Bei der ersten Versuchsreihe wurde die Schleimhaut-Oberfläche mit physiologischer Kochsalzlösung benetzt. Bei der zweiten Versuchsreihe wurden die Stimmlippen mit synthetischen, mucus-ähnlichen Flüssigkeiten befeuchtet:

1.
wässrige Lösung von linearem Polystyrolsulfonat (PSS) hoher Molmasse (M1).
2.
In Anlehnung an die Architektur natürlicher Muzine eine Lösung von PSS-Molekülen mit der Architektur zylindrischer Bürsten (M2)
3.
Lösung intermolekular verknüpfter PSS-Ketten (M3).

Ergebnisse: Die Analyse zeigt durchweg Unterschiede zwischen den Versuchsreihen mit physiologischer Kochsalzlösung vs. der aufgetragenen Polymerlösungen. Die Grenzflächen-Effekte unterschiedlicher künstlicher Mucus-Proben beeinflussen die Stimmlippenschwingungen und das akustische Signal, z.B. durch eine Absenkung der Grundfrequenz und des subglottalen Drucks.

Diskussion: Die Ergebnisse sind nur vorläufig. Sie bestätigen unsere Hypothese, dass Schleimhautbenetzung durch Mucus die Grenzschicht und damit die Phonation beeinflusst. Welche Eigenschaften des Mucus im Detail das Phonationsverhalten begünstigen oder verschlechtern, wird Inhalt der folgenden Studien sein.


Text

Hintergrund

Heisere Stimmgebung weist häufig keine sichtbare anatomische Ursache auf. Hingegen werden in der Echtzeit-Video Endoskopie oft asymmetrische Bewegungen, teilweise mit Glottisschlussinsuffizienz beobachtet. Diese Asymmetrien wurden bisher vorwiegend als hypo- oder hyperfunktionelle Dysphonien klassifiziert. In der vorliegenden Studie gehen wir einen Schritt weiter und untersuchen die Hypothese, dass die visko-elastische Schleim-Grenzschicht den Luftstrom, die Stimmlippenbewegungen und das resultierende akustische Signal beeinflussen. Die theoretischen Grundlagen hierfür wurden in [1] abgehandelt.

Material und Methoden

Es wurden 3 menschliche Kadaverkehlköpfe (KK) im Experiment untersucht. Durch eine künstliche Trachea wurde inferior der Stimmlippen Luft in den Larynx insuffliert. Die Schwingungen der Stimmlippen und das akustische Signal wurden parallel mit einer Hochgeschwindigkeits-Videokamera (4000 fps, 512x512 pixel) und einem Mikrofon über einen Zeitraum von 250 ms aufgezeichnet. Bei der ersten Versuchsreihe wurde die Schleimhaut-Oberfläche mit physiologischer Kochsalzlösung benetzt. Bei der zweiten Versuchsreihe wurden die Stimmlippen mit synthetischen, mucus-ähnlichen Flüssigkeiten befeuchtet:

1.
wässrige Lösung von linearem Polystyrolsulfonat (PSS) hoher Molmasse (KK1).
2.
In Anlehnung an die Architektur natürlicher Muzine eine Lösung von PSS-Molekülen mit der Architektur zylindrischer Bürsten (KK2)
3.
Lösung intermolekular verknüpfter PSS-Ketten (KK3).

Die Videofilme und akustischen Signale wurden objektiv ausgewertet, für die Filme wurde hier auf die Methode der Phonovibrographie zurückgegriffen.

Ergebnisse

Die Analyse zeigt durchweg Unterschiede zwischen den Versuchsreihen mit physiologischer Kochsalzlösung vs. der aufgetragenen Polymerlösungen. Die Grenzflächen-Effekte unterschiedlicher künstlicher Mucus-Proben beeinflussen die Stimmlippenschwingungen und das akustische Signal, z.B. durch eine Absenkung der Grundfrequenz (siehe Abbildung 1 [Abb. 1]) und des subglottalen Drucks. Desweiteren wurde ein gleichmäßigeres Glottisflächensignal (GAW) erzielt (siehe Abbildung 2 [Abb. 2]). Die Ergebnisse bestätigen bestehende Studien, wie z.B. [2] und [3].

Diskussion

Die Ergebnisse sind nur vorläufig, jedoch nach eingehender Recherche die ersten dieser Art in Verbindung mit menschlichen Kehlkopfversuchen. Sie bestätigen unsere Hypothese, dass Schleimhautbenetzung durch „Mucus“ die Grenzschicht und damit die Phonation beeinflusst. Welche Eigenschaften des Mucus im Detail das Phonationsverhalten begünstigen oder verschlechtern, wird Inhalt folgender Studien sein.


Literatur

1.
Titze IR. The physics of small-amplitude oscillation of the vocal folds. J Acoust Soc Am. 1988 Apr;83(4):1536-52. DOI: 10.1121/1.395910 Externer Link
2.
Nakagawa H, Fukuda H, Kawaida M, Shiotani A, Kanzaki J. Lubrication mechanism of the larynx during phonation: an experiment in excised canine larynges. Folia Phoniatr Logop. 1998;50(4):183-94. DOI: 10.1159/000021460 Externer Link
3.
Ayache S, Ouaknine M, Dejonkere P, Prindere P, Giovanni A. Experimental study of the effects of surface mucus viscosity on the glottic cycle. J Voice. 2004 Mar;18(1):107-15. DOI: 10.1016/j.jvoice.2003.07.004 Externer Link