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Feb 15, 2024

Validazione e miglioramento di un approccio di ricostruzione 3D della superficie mediale delle corde vocali per in

Scientific Reports volume 13, Articolo numero: 10705 (2023) Citare questo articolo 292 Accessi 1 Dettagli metriche altmetriche Nella ricerca laringea, lo studio della componente di oscillazione delle corde vocali verticali è

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 10705 (2023) Citare questo articolo

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Nella ricerca laringea, lo studio della componente di oscillazione verticale delle corde vocali viene spesso trascurato. Tuttavia, l’oscillazione delle corde vocali è per sua natura un processo tridimensionale. In passato, abbiamo sviluppato un protocollo sperimentale in vivo per ricostruire la vibrazione tridimensionale completa delle corde vocali. L'obiettivo di questo studio è convalidare questo metodo di ricostruzione 3D. Presentiamo una configurazione dell'emilaringe canina in vivo che utilizza la registrazione video ad alta velocità e un prisma ad angolo retto per la ricostruzione 3D delle vibrazioni della superficie mediale delle corde vocali. La superficie 3D viene ricostruita dall'immagine divisa fornita dal prisma. Per la validazione è stato calcolato l'errore di ricostruzione per oggetti situati ad una distanza massima di 15 mm dal prisma. È stata determinata l'influenza dell'angolazione della telecamera, della modifica del volume calibrato e degli errori di calibrazione. L'errore medio complessivo di ricostruzione 3D è basso e non supera 0,12 mm a 5 mm di distanza dal prisma. L'influenza di una deviazione moderata (5°) e ampia (10°) nell'angolo della telecamera ha portato ad un leggero aumento dell'errore rispettivamente a 0,16 mm e 0,17 mm. Questa procedura è resistente alle variazioni del volume di calibrazione e ai piccoli errori di calibrazione. Ciò rende questo approccio di ricostruzione 3D uno strumento utile per la ricostruzione di superfici tissutali accessibili e in movimento.

La voce umana udibile viene prodotta nella laringe, poiché il flusso d'aria che sale dai polmoni eccita le corde vocali facendole vibrare, che modulano nuovamente il flusso d'aria in onde sonore, generando la frequenza fondamentale della voce1. Anche se questo processo di produzione della voce può essere descritto piuttosto facilmente a grandi linee, presenta molte complessità in quanto può essere modulato in vari modi e può essere influenzato da vari fattori come il livello di stimolazione neuromuscolare, l'elasticità dei tessuti, la pressione sottoglottica, ecc.2, 3. Per comprendere meglio il controllo della produzione vocale, sono interessanti molti segnali di ingresso e di uscita, come l'attivazione del nervo laringeo, i cambiamenti nel flusso e nella pressione o il segnale acustico prodotto. Per comprendere meglio questo processo complesso, idealmente, è necessaria una configurazione sperimentale in grado di controllare o almeno catturare tutti i fattori rilevanti simultaneamente e che utilizzi algoritmi robusti che non introducano ulteriori fattori confondenti.

Le corde vocali sono due strutture opposte nella laringe che formano una costrizione delle vie aeree. Si estendono attraverso la laringe in direzione antero-posteriore e la loro esatta postura può essere regolata dal movimento di varie cartilagini nella laringe, portandole in stretta prossimità per la fonazione4. Quando vengono messi in movimento dal flusso d'aria che sale dai polmoni, oscillano in media a 235 Hz nelle donne e a 134 Hz ​​negli uomini durante la fonazione vocale prolungata, la fonte sonora della voce5. Questa sorgente sonora viene poi ulteriormente modulata dalle risonanze acustiche del tratto vocale, generando il parlato4.

Una voce sana è solitamente caratterizzata da oscillazioni periodiche e simmetriche sinistra-destra delle corde vocali che si chiudono completamente o quasi in ogni ciclo6,7,8. Al contrario, la malattia fonatoria è spesso caratterizzata da oscillazioni aperiodiche o asimmetriche delle corde vocali e da una chiusura glottale incompleta durante la fonazione9,10,11. Rispettivamente sono in uso molte misure diverse che cercano di catturare le proprietà delle oscillazioni delle corde vocali come la durata e i rapporti delle fasi di apertura, chiusura e chiusura della forma d'onda dell'area di apertura glottale1,12.

La superficie mediale delle corde vocali (cioè la superficie dove le corde vocali si incontrano durante l'oscillazione) è un'area vibratoria critica che influenza l'acustica13 e quindi di particolare interesse. Le corde vocali non si chiudono semplicemente contemporaneamente ovunque lungo questa superficie, ma mostrano piuttosto uno schema di chiusura dal basso verso l'alto e di apertura nello stesso modo. I cambiamenti in questo modello, controllati dalle attivazioni dei muscoli laringei, possono avere una grande influenza sul segnale acustico risultante13,14.