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Feb 15, 2024

声帯内側表面 3D 再構築アプローチの検証と強化

Scientific Reports volume 13、記事番号: 10705 (2023) この記事を引用 292 アクセス 1 Altmetric Metrics の詳細 喉頭の研究では、垂直声帯振動成分の研究が重要です。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 10705 (2023) この記事を引用

292 アクセス

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

喉頭の研究では、声帯の垂直振動成分の研究は無視されることがよくあります。 ただし、声帯の振動はその性質上、3 次元のプロセスです。 過去に、我々は完全な三次元声帯振動を再構築するための生体内実験プロトコルを開発しました。 この研究の目的は、この 3D 再構成手法を検証することです。 高速ビデオ録画と声帯内側表面振動の 3D 再構成のための直角プリズムを使用した生体内犬歯半喉頭セットアップを紹介します。 3D 表面は、プリズムによって提供されるスプリット イメージから再構築されます。 検証のために、プリズムから最大 15 mm の距離にあるオブジェクトの再構成誤差が計算されました。 カメラ角度、校正ボリュームの変化、および校正誤差の影響が決定されました。 全体の平均 3D 再構成誤差は低く、プリズムから 5 mm の距離で 0.12 mm を超えません。 カメラ角度の中程度の偏差 (5°) と大きな偏差 (10°) の影響により、誤差はそれぞれ 0.16 mm と 0.17 mm にわずかに増加しました。 この手順は、校正量の変化や小さな校正誤差に対して堅牢です。 これにより、この 3D 再構成アプローチは、アクセス可能な移動する組織表面を再構成するための有用なツールになります。

人間の可聴音声は、肺から上昇する気流が声帯を励起して振動させ、再び気流を音波に変調して音声の基本周波数を生成することにより、喉頭で生成されます1。 この音声生成プロセスは大まかに説明するとかなり簡単ですが、さまざまな方法で調整でき、神経筋刺激のレベル、組織の弾性、声門下圧などのさまざまな要因の影響を受ける可能性があるため、多くの複雑さを抱えています2。 3. 音声生成の制御をより深く理解するには、喉頭神経の活性化、流量と圧力の変化、生成される音響信号など、多くの入出力信号が重要です。 この複雑なプロセスをより深く理解するには、理想的には、関連するすべての要因を同時に制御または少なくとも捕捉でき、さらなる交絡要因を導入しない堅牢なアルゴリズムを採用する実験設定が必要です。

声帯は喉頭にある 2 つの対向する構造で、気道の狭窄を形成します。 それらは喉頭を前後方向に横切って伸びており、その正確な姿勢は喉頭のさまざまな軟骨の動きによって調整され、発声のためにそれらを近接させます4。 肺から上昇する気流によってそれらが動き始めると、声の音源である持続母音発声中に、女性では平均 235 Hz、男性では 134 Hz で振動します5。 この音源は声道の音響共鳴によってさらに変調され、音声が生成されます4。

健康な声は通常、声帯が周期的に左右対称に振動し、周期ごとに完全またはほぼ完全に閉じるという特徴があります6、7、8。 対照的に、発声疾患は、多くの場合、発声中の声帯の非周期的または非対称な振動と不完全な声門閉鎖によって特徴付けられます9、10、11。 それぞれ、声門開口部波形の持続時間や開口、閉鎖、閉鎖位相の比率など、声帯振動の特性を捕捉しようとする多くの異なる尺度が使用されています1,12。

声帯の内側表面 (つまり、振動中に声帯が接する表面) は、音響に影響を与える重要な振動領域 13 であるため、特に興味深いものです。 声帯は、この表面に沿ったどこでも単に同時に閉じるのではなく、下から上に向かって閉じ、同じように開くパターンを示します。 喉頭筋の活動によって制御されるこのパターンの変化は、結果として生じる音響信号に大きな影響を与える可能性があります13、14。