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Untersuchung der Auswirkungen von FES als potentielle Therapie der Altersstimme am ex-vivo Schafmodell
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Autoren
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Bernhard Jakubaß
- Universitätsklinikum Erlangen, Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Kopf- und Halschirurgie, Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Erlangen, Deutschland
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Gregor Peters
- Universitätsklinikum Erlangen, Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Kopf- und Halschirurgie, Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Erlangen, Deutschland
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Markus Gugatschka
- Universitätsklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde Graz, Medizinische Universität Graz, Abteilung für Phoniatrie, Graz, Österreich
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Claus Gerstenberger
- Universitätsklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde Graz, Medizinische Universität Graz, Abteilung für Phoniatrie, Graz, Österreich
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Stefan Kniesburges
- Universitätsklinikum Erlangen, Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Kopf- und Halschirurgie, Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Erlangen, Deutschland
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Marion Semmler
- Universitätsklinikum Erlangen, Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Kopf- und Halschirurgie, Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Erlangen, Deutschland
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Michael Döllinger
- Universitätsklinikum Erlangen, Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Kopf- und Halschirurgie, Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Erlangen, Deutschland
| Veröffentlicht: | 26. September 2022 |
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Gliederung
Zusammenfassung
Hintergrund: Mit dem Alter vermindert sich häufig die Stimmqualität. Dies geschieht aufgrund der altersbedingten Degeneration von Nerven und Atrophie der Muskeln und wird Presbyphonie genannt. Wenn dies, aufgrund von Unwohlsein bei verbaler Kommunikation der betroffenen Personen, zu einer Vermeidung von sozialen Kontakten führt, folgt daraus ein Verlust an Lebensqualität. Eine Möglichkeit die Degeneration von Nerven und Muskeln zu verringern bzw. das Muskelvolumen wieder zu vergrößern, ist die Funktionelle Elektrostimulation (FES). Um den Einfluss von FES auf die Altersstimme näher zu untersuchen, wurden Schwingungsversuche an exzidierten Schafskehlköpfen durchgeführt. Dazu wurden Kehlköpfe von stimulierten und nicht-stimulierten alten Schafen (10 Jahre) untersucht.
Material und Methoden: Um den Musculus thyroarytaenoideus zu stimulieren wurden Elektroden am Nervus laryngeus recurrens implantiert. Die Stimulation erfolgte über einen Zeitraum von neun Wochen, täglich für 20 Minuten und mit einer Stromstärke zwischen 3 mA und 8 mA.
Für die Schwingungsversuche wurde das Gewebe oberhalb der Stimmlippen teilweise entfernt um die Stimmlippenschwingung mit einer Hochgeschwindigkeitskamera (4.000 FPS) aufzeichnen zu können. Durch laterale Kompression der Kehlköpfe auf Höhe der Aryknorpel wurden die Stimmlippen in präphonatorische Stellung gebracht. Um unterschiedliche Elongationen der Stimmlippen nachzubilden, wurden Gewichte am Schildknorpel angebracht. Ausgehend vom Phonationsbeginn wurde der Luftfluss in 15 Stufen erhöht. Für jede Luftflussstufe wurde neben der Hochgeschwindigkeits-Videoaufnahme der Stimmlippenschwingung auch der subglottale Druck und das akustische Signal mit einer Abtastrate von 96 kHz aufgezeichnet. Die drei Signale wurden synchron aufgenommen und mit unserer hauseigenen Software Glottis Analysis Tools (GAT), Matlab und SPSS ausgewertet.
Ergebnisse: Besonderer Fokus der Auswertung liegt auf der Analyse der Änderung des Glottisschlusses, sowie der resultierenden akustischen Signalqualität. Basierend auf den Videoaufnahmen teilen wir die Daten in drei Gruppen ein:
- 1.
- vollständiger Glottisschluss,
- 2.
- teilweiser Glottisschluss und
- 3.
- kein Glottisschluss.
Erste Ergebnisse zeigen nur kleine Verbesserungen des Glottisschlusses und der Signalqualität (CPP) durch FES.
Fazit: Anhand unserer Untersuchung diskutieren wir das Potential von FES als mögliche Therapie von Altersstimme.
Text
Hintergrund
Mit dem Alter vermindert sich häufig die Stimmqualität. Dies geschieht aufgrund der altersbedingten Degeneration von Nerven und Atrophie der Muskeln und wird Presbyphonie genannt. Wenn dies, aufgrund von Unwohlsein bei verbaler Kommunikation der betroffenen Personen, zu einer Vermeidung von sozialen Kontakten führt, folgt daraus ein Verlust an Lebensqualität. Eine Möglichkeit die Degeneration von Nerven und Muskeln zu verringern bzw. das Muskelvolumen wieder zu vergrößern, ist die Funktionelle Elektrostimulation (FES) [1], [2]. Um den Einfluss von FES auf die Altersstimme näher zu untersuchen, wurden Schwingungsversuche an exzidierten Schafskehlköpfen durchgeführt. Dazu wurden Kehlköpfe von stimulierten und nicht-stimulierten alten Schafen (10 Jahre) untersucht.
Material und Methoden
Um den Musculus thyroarytaenoideus zu stimulieren wurden Elektroden am Nervus laryngeus recurrens implantiert. Die Stimulation erfolgte über einen Zeitraum von neun Wochen, täglich für 20 Minuten und mit einer Stromstärke zwischen 3 mA und 8 mA.
Für die Schwingungsversuche wurde das Gewebe oberhalb der Stimmlippen teilweise entfernt um die Stimmlippenschwingung mit einer Hochgeschwindigkeitskamera (4.000 FPS) aufzeichnen zu können. Durch laterale Kompression der Kehlköpfe auf Höhe der Aryknorpel wurden die Stimmlippen in präphonatorische Stellung gebracht. Um unterschiedliche Elongationen der Stimmlippen nachzubilden, wurden Gewichte am Schildknorpel angebracht. Ausgehend vom Phonationsbeginn wurde der Luftfluss in 15 Stufen erhöht. Für jede Luftflussstufe wurde neben der Hochgeschwindigkeits-Videoaufnahme der Stimmlippenschwingung auch der subglottale Druck und das akustische Signal mit einer Abtastrate von 96 kHz aufgezeichnet. Die drei Signale wurden synchron aufgenommen und mit unserer hauseigenen Software Glottis Analysis Tools (GAT), Matlab und SPSS ausgewertet.
Ergebnisse
Besonderer Fokus der Auswertung liegt auf der Analyse der Änderung des Glottisschlusses, sowie der resultierenden akustischen Signalqualität. Basierend auf den Videoaufnahmen teilen wir die Daten in drei Gruppen ein:
- 1.
- vollständiger Glottisschluss,
- 2.
- teilweiser Glottisschluss und
- 3.
- kein Glottisschluss.
Erste Ergebnisse zeigen nur kleine Verbesserungen des Glottisschlusses und der Signalqualität (CPP) durch FES, siehe Abbildung 1 [Abb. 1]. Alle untersuchten Videoaufnahmen zeigten wenigstens einen teilweisen Glottisschluss, sodass die dritte Gruppe keine Daten enthält.
Schlussfolgerung
Anhand unserer Untersuchung und Ergebnissen aus Vorstudien [3], [4] diskutieren wir das Potential von FES als mögliche Therapie von Altersstimme.
Förderung
Die Studie wurde im Rahmen eines Kooperationsprojektes von der DFG (DO 1247/12-1) und der FWF (I 3997-B27) gefördert.
Literatur
- 1.
- Karbiener M, Jarvis JC, Perkins JD, Lanmüller H, Schmoll M, Rode HS, Gerstenberger C, Gugatschka M. Reversing Age Related Changes of the Laryngeal Muscles by Chronic Electrostimulation of the Recurrent Laryngeal Nerve. PLoS One. 2016;11(11):e0167367. DOI: 10.1371/journal.pone.0167367
- 2.
- Gugatschka M, Jarvis JC, Perkins JD, Bubalo V, Wiederstein-Grasser I, Lanmüller H, Gerstenberger C, Karbiener M. Functional Electrical Stimulation Leads to Increased Volume of the Aged Thyroarytenoid Muscle. Laryngoscope. 2018 Dec;128(12):2852-7. DOI: 10.1002/lary.27342
- 3.
- Gerstenberger C, Döllinger M, Kniesburges S, Bubalo V, Karbiener M, Schlager H, Sadeghi H, Wendler O, Gugatschka M. Phonation Analysis Combined with 3D Reconstruction of the Thyroarytenoid Muscle in Aged Ovine Ex Vivo Larynx Models. J Voice. 2018 Sep;32(5):517-24. DOI: 10.1016/j.jvoice.2017.08.016
- 4.
- Döllinger M, Wendler O, Gerstenberger C, Grossmann T, Semmler M, Sadeghi H, Gugatschka M. Juvenile Ovine Ex Vivo Larynges: Phonatory, Histologic, and Micro CT Based Anatomic Analyses. Biomed Res Int. 2019;2019:6932047. DOI: 10.1155/2019/6932047
