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Mittels endoskopischer Hochgeschwindigkeits- (HG) Kameras lässt sich der Schwingungsverlauf der Stimmlippen zeitlich hochauflösend erfassen. Aufgrund hoher Abtastraten von 2000–6000 Bildern pro Sekunde entstehen jedoch vor allem bei längeren Phonationssequenzen sehr große Datenmengen, die es für eine visuelle Inspektion geeignet zu visualisieren gilt. Zu diesem Zweck wurden PVG-Wavegramme entwickelt, welche die Ansätze von Phonovibrogrammen (PVG) [1] und elektroglottographischen Wavegrammen [2] verbinden und erweitern. Sie stellen eine kompakte, dreidimensionale und zyklenbasierte Darstellung der segmentierten HG-Aufnahmen dar. Die Anwendung dieses Visualisierungsverfahrens zielt dabei auf die Analyse von langen, nicht-stationären Phonationssequenzen, da die Veränderung benachbarter Zyklen unmittelbar hervorgehoben wird.

Die Wavegramm-Visualisierung entsteht aus drei Prozess-Schritten (Abbildung 1 [Abb. 1]): Zunächst wird das PVG aus der HG-Aufnahme berechnet [1]. Das PVG wird anschließend in einzelne Schwingungszyklen zerlegt. Die einzelnen Zyklen werden bezüglich der Länge normiert und entlang einer neu eingeführten dritten Koordinatenachse konkateniert. Der so entstehende Graph weist drei Freiheitsgrade auf: 1.) Positionen entlang der glottalen Achse; 2.) Zeitlicher Verlauf innerhalb eines Schwingungszyklus; 3.) Zeitliche Änderung der Schwingungsform benachbarter Schwingungszyklen. Die Farbwerte innerhalb des dreidimensionalen Graphen repräsentieren die jeweilige laterale Stimmlippenauslenkung. Die Projektion des dreidimensionalen Graphen auf den Bildschirm erfolgt anhand gängiger Rendering-Techniken wie beispielsweise Volume-Rendering [3].

Zu Demonstrationszwecken werden im folgenden PVG-Wavegramme von drei Probanden dargestellt. Abbildung 2 [Abb. 2] zeigt hierbei das PVG-Wavegramm eines a) stimmgesunden Patienten (Alter: 43 Jahre, weiblich) als auch b) einer rechtsseitigen Recurrensparese (Alter: 39 Jahre, weiblich). Die Aufnahme erfolgte jeweils während gehaltener Phonation. Abbildung 2c) zeigt weiterhin das PVG-Wavegramm eines stimmgesunden Patienten (Alter: 30 Jahre, männlich) während einer nicht-stationären Phonation in Form einer Frequenzerhöhung von 140 auf 390Hz. Für die Aufnahmen wurde eine Hochgeschwindigkeitskamera vom Typ Endocam 5562 (Richard-Wolf-GmbH, Knittlingen) mit einer Abtastrate von 4000 Bildern pro Sekunde verwendet.

Anhand von PVG-Wavegrammen lassen sich Veränderungen des Bewegungsmusters der Stimmlippen innerhalb eines Schwingungszyklus als auch über eine Vielzahl verschiedener Schwingungen identifizieren. Bei der gehaltenen Phonation des stimmgesunden Patienten (Abbildung 2a [Abb. 2]) ist ein zeitlich konstantes Bewegungsmuster über den gesamten Phonationsprozess hinweg zu erkennen. Das PVG-Wavegramm zeigt zudem symmetrische Bewegungsmuster der linken und rechten Stimmlippe. Die Stimmlippen weisen ein Amplitudenverhältnis von 0,96 auf und sind in jedem Zyklus zeitlich synchron. Das PVG-Wavegramm der rechtsseitigen Recurrensparese (Abbildung 2b [Abb. 2]) lässt unterschiedliche Bewegungsmuster der linken und rechten Stimmlippe erkennen, die sich in der Zeit kontinuierlich fortsetzen. Die zeitliche Muster der PVG-Kontur der rechten Stimmlippe deutet im Vergleich zur linken Stimmlippe auf eine verlängerte Öffnungsphase hin. Zusätzlich repräsentiert der zeitliche Versatz der Amplituden ein asynchrones Schwingungsverhalten der beiden Stimmlippen.

Im nicht-stationären PVG-Wavegramm (Abbildung 2c [Abb. 2]) entsprechen die Markierungen A und B den Grundfrequenzen von jeweils 140 Hz und 390 Hz. Während der Frequenzerhöhung zeigt sich eine grundlegende Veränderung des gesamten Bewegungsmusters: Die Öffnung der Glottis erfolgt zu Beginn der Sequenz entlang der gesamten Stimmlippen von Anterior (A) bis Posterior (P) über die Länge l₁. Mit zunehmender Frequenz verlagert sich dieser Bereich nach Anterior und die Länge des schwingenden Bereichs reduziert sich auf l₂. Das Maximum der Schwingungsamplitude, dargestellt durch die gestrichelte Linie im PVG-Wavegramm, verläuft ventral in Richtung Anterior.

Die Wavegramm-Visualisierung ermöglicht eine neuartige dreidimensionale Darstellung von Stimmlippenschwingungen. Sie kombiniert die Vorteile der ortsabhängigen und seitengetrennten Phonovibrogramm-Darstellung mit der kompakten zyklenbasierten Wavegramm-Visualisierung. Dadurch eignet sie sich besonders, um lange nicht stationäre Phonationsprozesse darzustellen. Durch die Separation aufeinanderfolgender Zyklen lässt sich die zeitliche Entwicklung der Stimmlippenbewegungen interaktiv visualisieren. Aus PVG-Wavegrammen lassen sich zudem alle klinisch etablierten Parameter wie Schwingungsamplituden, Phasenverschiebungen, Asymmetrien der Schwingungen der linken und rechten Stimmlippe sowie Open- und Speed Quotient extrahieren, so dass sie sich für eine objektive Beschreibung und Klassifikation von Stimmlippenschwingungen eignen [4].