DGPP 2003
About DGPP 2003 Bewertungsmöglichkeiten des Glottisschlusses in optischen Hochgeschwindigkeitsaufnahmen
Braunschweig T
Biedermann F
Schelhorn-Neise P
Thomas Braunschweig - Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Phoniatrie und Pädaudiologie, Stoystr. 3, D-07740 Jena; Tel.: ++49-3641-935434; Fax: ++49-3641-935432
Frank Biedermann - Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Phoniatrie und Pädaudiologie, Stoystr. 3, D-07740 Jena; Tel.: ++49-3641-935434; Fax: ++49-3641-935432
Petra Schelhorn-Neise - Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Phoniatrie und Pädaudiologie, Stoystr. 3, D-07740 Jena; Tel.: ++49-3641-935434; Fax: ++49-3641-935432 Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2003. DocV15
© 2003 Braunschweig et al.
Der Glottisschluss ist ein wichtiges Merkmal der Stimmfunktion. Seine Dauer und Ausprägung sind verantwortlich für die Effektivität der Stimmgebung. Hochgeschwindigkeitsaufnahmen erlauben Aussagen über die zeitliche Entwicklung und Veränderungen der Dauer des Glottisschlusses und über den Gradienten der Glottisschlussdauer entlang der Stimmritze. Beide Größen verändern sich mit der Phonationsstärke. Interessant sind die Veränderungen der zeitlichen Entwicklung der Glottisschlussdauer nach Stimmeinsatz und des Gradienten bei physiologischer und pathologischer Stimmfunktion. Aus den Hochgeschwindigkeitsaufnahmen wird die Zeitabhängigkeit der relativen Glottisschlussdauer an verschiedenen Stellen der Stimmritze geschätzt und dargestellt. Die Ergebnisse werden systematisiert und in Bezug zu den jeweiligen Befunden gebracht.
Dauer und Ausprägung des Glottisschlusses bestimmen den Wirkungsgrad der Stimmproduktion. Nur während der Schlussphase kann sich der für die Stimmgebung benötigte subglottische Druck aufbauen. Die Stimmstärke hängt unter anderem vom subglottischen Druck ab. Das Verhältnis von abgegebener Stimmleistung und aufgewendeter Leistung ist ein Maß für die Effektivität des Stimmorgans [Ref. 1]. Dieses Verhältnis hängt vom Glottisschluss ab und dieser selbst von der Spannung der Stimmlippen. Er beeinflusst die Wechselwirkung zwischen den aerodynamischen und den myoelastischen Kräften ganz wesentlich. Eine ausgewogene Stimmlippenspannung erlaubt eine große Stimmdynamik bei nur geringen Veränderungen des subglottischen Drucks (s.a. [Ref. 2]). Ist die Stimmlippenspannung sehr gering, werden der subglottische Druck und damit auch die Steigerungsfähigkeit der Stimme nur gering sein. Mit Hilfe verschiedener (unbewusster) Kompensationstechniken kann man die Stimmstärke steigern (Erhöhung des subglottischen Drucks, Einsatz der Taschenfalten, Verschieben der Aryknorpel und Absenken der Epiglottis). Eine hohe Spannung hingegen führt zum Verlust von leisen Stimmeinsätzen. Daraus folgt, dass es durchaus sinnvoll sein kann, die Glottisschlussdauer zu beobachten.
Ein weiteres Merkmal, welches zur Beurteilung der Stimmfunktion herangezogen werden kann, ist die Veränderung der Schlussphase entlang der Stimmritze (vollständiger Glottisschluss, hinteres Dreieck, ovaler oder durchgehender Spalt usw.). Die verschiedenen Ausprägungen der Schlussphase können ebenfalls die Folge beginnender oder manifester Stimmstörungen sein. Nimmt man an, dass das Schließverhalten mit verschiedenen Stimmfunktionsstörungen zusammenhängt, dann kann man erwarten, dass die Registrierung und Bewertung des Glottisschlusses auch einen Beitrag zur Differentialdiagnostik von Stimmstörungen leisten kann. Es ist anzunehmen, dass die Analyse von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen für die quantitative Charakterisierung der Schlussphase wichtige Daten liefert. Methode
Mehrere Patienten mit geringfügigen funktionellen Stimmstörungen wurden stimmärztlich nach dem üblichen Schema (Anamnese - HNO-Status-Stroboskopie - auditiv-akustische Stimmbeurteilung - objektive Stimmanalyse - Hörprüfung) untersucht. Zusätzlich wurden Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungen der Stimmlippenschwingungen angefertigt. Die Patienten wurden gebeten, ihre Stimmstärke von Aufzeichnung zu Aufzeichnung zu steigern. Aus den Hochgeschwindigkeits-Videoaufzeichnungen wurden mittels der zur verwendeten Kamera HS Endocam gehörenden Bildsegemtierungssoftware [Ref. 3] die Hochgeschwindigkeitsglottogramme extrahiert und bezüglich des Glottisschlusses ausgewertet. Die Dauer des Glottisschlusses wurde an drei Punkten längs der Stimmritze periodenweise berechnet und ausgegeben. Die hierfür verwendete eigene Software basiert auf MATLAB. Ferner wurden die Schwingungen der Stimmlippen einer Zeit-Frequenz-Analyse unterzogen, um den Einfluss des Glottisschlusses auf die spektrale Zusammensetzung der glottalen Anregung zu untersuchen. Auch diese Software ist eine eigene MATLAB-Anwendung.
Ergebnisse und Diskussion
Der Glottisschluss ist ein wichtiges Merkmal der Stimmfunktion. Seine Dauer und Ausprägung sind verantwortlich für die Effektivität der Stimmgebung. Hochgeschwindigkeitsaufnahmen erlauben Aussagen über die zeitliche Entwicklung und Veränderungen der Dauer des Glottisschlusses und über den Gradienten der Glottisschlussdauer entlang der Stimmritze. Beide Größen verändern sich mit der Phonationsstärke. Interessant sind die Veränderungen der zeitlichen Entwicklung der Glottisschlussdauer nach dem Stimmeinsatz und des Gradienten bei physiologischer und pathologischer Stimmfunktion. Aus den Hochgeschwindigkeitsglottogrammen wird die Zeitabhängigkeit der relativen Glottisschlussdauer an verschiedenen Stellen der Stimmritze geschätzt und dargestellt. Bei der Beurteilung des Zeitverhaltens der Glottisschlussdauer fallen kurzzeitige verlängerte relative Glottisschlussdauern unmittelbar nach leisen Phonationseinsätzen auf. Sie scheinen Ausdruck einer kompensierten hypofunktionellen Dysphonie zu sein. Bei einer geringen Tonusminderung hingegen können verlängerte Glottisschlusszeiten bei Forteeinsätzen beobachtet werden. Sie werden überwiegend durch Zuhilfenahme der Taschenfalten verursacht. Die Taschenfalten haben bei Tonusminderungen eine Hilfsfunktion für den Aufbau des für eine bestimmte Stimmstärke benötigten subglottischen Drucks. Man kann beobachten, dass sich die Taschenfalten bei stationärer Phonation eines Vokals wieder lösen. Die Analyse der Veränderung der Glottisschlussdauer längs der Stimmritze ist eine quantitative Verifikation bekannter Glottisschlussbilder (hinteres Dreieck, Spalt, Sanduhr). Die Ausprägung einer bestimmten Form hängt neben der physiologischen oder pathologischen Ursache auch von der Stimmstärke ab. Dies trifft auch für den vollständigen Glottisschluss zu. Die relative Glottisschlussdauer ist auch in solchen Fällen dorsal kürzer als ventral und kann genügend genau angegeben werden.
Eine wichtige Größe, die durch den Glottisschluss beeinflusst wírd, ist der Stimmklang. Es läßt sich ein Zusammenhang zwischen Glottisschlussdauer und Anzahl und Amplitude höherer Harmonischer finden. Mit wachsender Phonationsstärke nimmt die Leistung in den höheren Frequenzbändern gegenüber der Leistung der Grundschwingung zu. Auch diese Zunahme unterscheidet sich für verschiedene Ausprägungen funktioneller Stimmstörungen. Sie hängt aber auch von der Randkantenbewegung der Schleimhaut ab. Eine starke Trägheitsbewegung der Schleimhaut führt zu einer verlängerten Glottisschlussdauer und damit zu einer stärkeren Ausprägung höherer Harmonischer.
Zu einer Verkürzung der effektiven Glottisschlussdauer kommt es auch bei einer Verletzung der Phasenbedingung. Diese kann während der gesamten Schwingung auftreten oder während des Einschwingens erfolgt eine Phasendrehung so, dass die stationäre Schwingung dann regulär ist. Perzeptiv kann man dies durch einen behauchten Stimmklang im ersten Fall und durch verhauchte Einsätze im zweiten Fall wahrnehmen.
F. Klingholz, C. Siegert: Beziehungen zwischen Stimm-Schalldruck und intrathorakalem Druck beim Stimmeinsatz. Folia phoniat. 24 (1972): 381-386
Titze, I., J. Sundberg: Vocal intensity in speakers and singers: J. Acoust. Soc. Am. 91 (5), May 1992: 2936 - 2946
T. Wittenberg: Wissensbasierte Bewegungsanalyse von Stimmlippenschwingungen anhand digitaler Hochgeschwindigkeitsaufnahmen. Shaker-Verlag Aachen 1998