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Modellbasierter Vergleich von Stimmlippenschwingungen zwischen Kindern und Erwachsenen
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Autoren
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Denis Dubrovskiy
- Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Universitätsklinikum Erlangen, Erlangen, Deutschland
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Eva Beck
- Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Universitätsklinikum Erlangen, Erlangen, Deutschland
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Rita Patel
- Department of Speech and Hearing Sciences, Indiana University, Bloomington, USA
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Michael Döllinger
- Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Universitätsklinikum Erlangen, Erlangen, Deutschland
| Veröffentlicht: | 7. September 2015 |
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Gliederung
Zusammenfassung
Hintergrund: Ziel der Studie war es unter Verwendung eines biomechanischen Modells Eigenschaften der Stimmlippen wie Steifigkeit oder schwingende Massen präpubertärer, normal entwickelter Kinder mit gesunden Erwachsenen quantitativ zu vergleichen: Gibt es Unterschiede bei aussagekräftigen Modellparameter und wenn ja welche?
Material und Methoden: Es wurde eine prospektive Studie, die auf der biomechanischen Modellierung der Stimmlippenbewegungen von 34 Probanden (11 Kinder, 23 Erwachsenen) basiert, durchgeführt. Zuerst wurden mediale Glottis-Trajektorien aus Hochgeschwindigkeitsaufnahmen (70°-Endoskop, 4000 fps) der Stimmlippenschwingungen bei gehaltener Phonation des Vokals /i/ mittels der Software „Glottis Analyse Tools“ extrahiert. Die Modellparameter wurden durch die Anpassung der vom 2-Massen-Modell (2MM) erzeugten Schwingungen an die extrahierten Glottis-Trajektorien berechnet und stellen biomechanische Eigenschaften der Stimmlippen und den subglottalen Druck dar. Die Unterschiede zwischen den drei Gruppen (Männer, Frauen und Kinder) bezüglich der Modellparameter wurden statistisch untersucht.
Ergebnisse: Aus statistischer Sicht waren die Unterschiede zwischen den Gruppen bei den Modelleigenschaften der Stimmlippen (schwingende Massen und Steifigkeiten) als auch beim aufgewendeten subglottalen Druck vorhanden. Die Kinder zeigen eine größere Stimmlippensteifigkeit und höheren subglottalen Druck als Erwachsene. Insgesamt sind die Unterschiede zwischen Kindern und Männer größer ausgeprägt als zwischen Kindern und Frauen.
Diskussion: Die Studie präsentiert erste quantitative Nachweise von Unterschieden modellbasierter berechneter Stimmlippeneigenschaften zwischen Kindern und Erwachsenen und zeigt somit auch die Anwendbarkeit des 2MM für die Modellierung der Stimmlippenbewegungen von Kindern. Im Weiteren soll die klinische Anwendbarkeit des 2MM bei Kindern mit Stimmlippenpathologien untersucht werden.
Text
Hintergrund
Ziel der Studie war es unter Verwendung eines biomechanischen Modells Eigenschaften der Stimmlippen wie Steifigkeit oder schwingende Massen präpubertärer, normal entwickelter Kinder mit gesunden Erwachsenen quantitativ zu vergleichen: Gibt es Unterschiede bei aussagekräftigen Modellparametern und wenn ja welche?
Methoden
Es wurde eine prospektive Studie, die auf der biomechanischen Modellierung der Stimmlippenbewegungen von 34 Probanden (11 Kinder, 23 Erwachsenen) basiert, durchgeführt. Zuerst wurden mediale Glottis-Trajektorien aus Hochgeschwindigkeitsaufnahmen (70°-Endoskop, 4000 fps) der Stimmlippenschwingungen bei gehaltener Phonation des Vokals /i/ mittels der Software „Glottis Analyse Tools“ extrahiert. Die Modellparameter wurden durch die Anpassung der vom 2-Massen-Modell (2MM) erzeugten Schwingungen an die extrahierten Glottis-Trajektorien berechnet und stellen biomechanische Eigenschaften der Stimmlippen und den subglottalen Druck dar (Abbildung 1 [Abb. 1]). Die Unterschiede zwischen den drei Gruppen (Männer, Frauen und Kinder) bezüglich der Modellparameter wurden statistisch untersucht.
Ergebnisse
Aus statistischer Sicht waren die Unterschiede zwischen den Gruppen bei den Modelleigenschaften der Stimmlippen (schwingende Massen und Steifigkeiten) als auch beim aufgewendeten subglottalen Druck vorhanden. Die Kinder zeigen eine größere Stimmlippensteifigkeit und höheren subglottalen Druck als Erwachsene. Insgesamt sind die Unterschiede zwischen Kindern und Männern größer ausgeprägt als zwischen Kindern und Frauen.
Diskussion
Die Studie präsentiert erste quantitative Nachweise von Unterschieden modellbasierter berechneter Stimmlippeneigenschaften zwischen Kindern und Erwachsenen und zeigt somit auch die Anwendbarkeit des 2MM für die Modellierung der Stimmlippenbewegungen von Kindern. Im Weiteren soll die klinische Anwendbarkeit des 2MM bei Kindern mit Stimmlippenpathologien untersucht werden.
Literatur
- 1.
- Ishizaka K, Flanagan JL. Synthesis of Voiced Sounds From a Two-Mass Model of the Vocal Cords. Bell Syst Tech J. 1972;51:1233-68.
- 2.
- Döllinger M. Parameter Estimation of Vocal Fold Dynamics by Inversion of a Biomechanical Model. In: Kommunikationsstörungen – Berichte aus Phoniatrie und Pädaudiologie. 1. ed. Shaker Verlag; 2002.
- 3.
- Patel R, Dubrovskiy D, Döllinger M. Characterizing vibratory kinematics in children and adults with high-speed digital imaging. J Speech Lang Hear Res. 2014 Apr 1;57(2):S674-86. DOI: 10.1044/2014_JSLHR-S-12-0278
