Assessment of vocal folds phonation by means of computer analysis of laryngovideostroboscopic images – a pilot study

Wprowadzenie. Komputerowe techniki analizy obrazów umożliwiają wprowadzenie nowych metod obrazów głośni podczas fonacji oraz wyznaczenie obiektywnych parametrów oceny drgań fałdów głosowych, wspomagających lekarza laryngologa/foniatrę w bardziej precyzyjnej diagnostyce narządu głosu. Cel pracy. Zastosowanie algorytmów analizy obrazów do jakościowego i ilościowego opisu drgań fonacyjnych fałdów głosowych. Materiał i metody. Badania wideostroboskopowe głośni przeprowadzono u 15 osób: 5 pacjentów ze stwierdzonymi guzkami głosowymi, 5 pacjentów z niedomykalnością głośni oraz 5 osób z głosem prawidłowym. Zastosowano algorytmy cyfrowego przetwarzania oraz segmentacji obrazów. Wyznaczono sygnały pola światła głośni dla kolejnych cykli fonacji oraz zbudowano glottowibrogramy stanowiące przestrzenno-czasowe zobrazowanie drgań fałdów głosowych. Wyniki. Wyznaczono parametry geometryczne światła głośni dla każdego obrazu sekwencji wideostroboskopowej. Obliczono uśrednione profile szerokości światła głośni w fazie zamknięcia cyklu fonacyjnego dla poszczególnych grup badanych pacjentów. Wnioski. W pilotażowych badaniach pacjentów potwierdzono przydatność opracowanych metod analizy obrazów w precyzyjnym obrazowaniu i ocenie ilościowej drgań fonacyjnych fałdów głosowych na podstawie filmów wideostroboskopowych.Introduction. Medical imaging techniques enable determination of novel visualisation modalities of the vocal folds during phonation and definition of parameters that can aid the otolaryngologist/phoniatrician in a more precise diagnosis of voice disorders. Aim. Application of computer vision algorithms for qualitative and quantitative analysis of vocal-folds phonation vibrations. Materials and methods. Videostroboscopic examinations of the glottis were carried out for 15 individuals divided into 3 groups including five subjects each: with diagnosed nodules, with glottal insufficiency, and with no voice disorders. Image pre-processing and image segmentation algorithms were applied. Signals of the glottis area for consecutive phonation cycles were derived. Glottovibrograms were also built which facilitate spatio-temporal visualisation of the vibrating vocal folds. Results. The geometric parameters of the glottis area for each image in the stroboscopic video have been determined. The average width profiles of the glottis area for the closure phase of the glottal cycle have been computed for each group of the examined patients. Conclusions. The conducted pilot study has confirmed that computer aided imaging methods could be applied in the qualitative and quantitative analysis of the videostroboscopic images showing the phonatory motions of the vocal folds

Gender-related voice problems in transsexuals — therapeutical demands

  The paper presents a case study of a transsexual patient who underwent a voice pitch elevation surgery performed in Poland for the first time. The human voice is a reflection of the working of hormones and human psyche. This fact is of particular importance in transsexualism, a disorder consisting in incongruence between the individual’s biological sex and their identified gender. For many transsexual people, especially of the MTF (male to female) type, who have undergone hormonal and surgical sex change, the voice still presents a major problem, causing difficulties in everyday life. Hormonal treatment does not influence feminisation of the larynx. In the described MTF case, the patient’s low androphonic voice was perceived as a male voice. In order to feminise the patient’s voice a phonosurgical procedure was performed: the length of the vibrating portion of the vocal folds was shortened by over 50% of their total length by means of suturing of the anterior part of the vocal fold. As a result of the surgical treatment the pitch of voice was raised considerably, with F0 of spoken voice increased from 109 Hz to 209 Hz. The voice range also changed towards female tones, from 59–146 Hz to 148–343 Hz. Pitch elevation positively influenced the patient’s subjective voice assessment: total score of the Voice Handicap Index (VHI) improved from 99 to 19 points, and the score of its emotional sub-scale: 39 and 2 points, respectively. The described case of a surgical male-to-female voice change presents one of the dilemmas faced by modern medicine. (Endokrynol Pol 2016; 67 (4): 452–455)    Przedstawiono przypadek pacjentki transseksualnej, u której po raz pierwszy w Polsce przeprowadzono zabieg chirurgiczny zmiany głosu z męskiego na żeński. Głos ludzki — drugorzędowa cecha płciowa — jest odzwierciedleniem działania hormonów i psychiki. Fakt ten nabiera szczególnego znaczenia w transseksualizmie, zaburzeniu polegającym na niezgodności płci biologicznej z płcią psychiczną. Dla wielu osób transseksualnych, szczególne w postaci transseksualizmu M/K (mężczyzna/kobieta) po hormonalnej i chirurgicznej zmianie płci biologicznej ważnym problemem nastręczającym trudności w życiu codziennym pozostaje głos, gdyż leczenie hormonalne nie wpływa na feminizację krtani — aparatu głosowego. W opisywanym przypadku niski androfoniczny głos pacjentki był percepowany przez otoczenie jako męski. W celu feminizacji głosu wykonano leczenie fonochirurgiczne: skrócono fałdy głosowe o ponad 50% ich długości poprzez założenie szwów zespalających w ½ przedniej części głośni. W wyniku zabiegu podwyższono znacząco głos: przedoperacyjna częstotliwość głosu mówionego wyraźnie przesunęła się po operacji w górę z wartości 109 Hz do 209 Hz. Zakres głosu także zmienił się w kierunku tonów żeńskich z 59–146 Hz do 148–343 Hz. Zmiana wysokości głosu u pacjentki wpłynęła pozytywnie na jej subiektywną ocenę głosu: wynik kwestionariusza VHI (Voice Handicap Index) poprawił się z 99 pkt — przed operacją do 19 pkt — po operacji. Na poprawę jakości życia wskazuje także spadek problemów emocjonalnych związanych z głosem, ocenianych za pomocą podskali emocjonalnej VHI, której wynik wynosił odpowiednio: 39 pkt przed vs. 2 pkt po operacji. Prezentowany przypadek chirurgicznej zmiany głosu z męskiego na żeński, dokonany po raz pierwszy w warunkach polskich, przedstawia jeden z dylematów stawianych przed współczesną medycyną. (Endokrynol Pol 2016; 67 (4): 452–455)

COMPARISON OF CEPSTRAL COEFFICIENTS TO OTHER VOICE EVALUATION PARAMETERS IN PATIENTS WITH OCCUPATIONAL DYSPHONIA

Background: Special consideration has recently been given to cepstral analysis with mel-frequency cepstral coefficients (MFCCs). The aim of this study was to assess the applicability of MFCCs in acoustic analysis for diagnosing occupational dysphonia in comparison to subjective and objective parameters of voice evaluation. Materials and Methods: The study comprised 2 groups, one of 55 female teachers (mean age: 45 years) with occupational dysphonia confirmed by videostroboscopy and 40 female controls with normal voice (mean age: 43 years). The acoustic samples involving sustained vowels "a" and four standardized sentences were analyzed by computed analysis of MFCCs. The results were compared to acoustic parameters of jitter and shimmer groups, noise to harmonic ratio, Yanagihara index evaluating the grade of hoarseness, the aerodynamic parameter: maximum phonation time and also subjective parameters: GRBAS perceptual scale and Voice Handicap Index (VHI). Results: The compared results revealed differences between the study and control groups, significant for MFCC2, MFCC3, MFCC5, MFCC6, MFCC8, MFCC10, particularly for MFCC6 (p < 0.001) and MFCC8 (p < 0.009), which may suggest their clinical applicability. In the study group, MFCC4, MFCC8 and MFCC10 correlated significantly with the major objective parameters of voice assessment. Moreover, MFCC8 coefficient, which in the female teachers correlated with all eight objective parameters, also showed the significant relation with perceptual voice feature A (asthenity) of subjective scale GRBAS, characteristic of weak tired voice. Conclusions: The cepstral analysis with mel frequency cepstral coefficients is a promising tool for evaluating occupational voice disorders, capable of reflecting the perceptual voice features better than other methods of acoustic analysis. Med Pr 2013;64(6):805–81

Stimmrehabilitation und Psychotherapie - Anwendung bei Lehrern

Voice disorders in teachers are not only a serious medical but also social and economic problem in Poland. It has been shown that teachers are at risk of developing occupational dysphonia which account for over 25% of all occupational diseases diagnosed in Poland. Voice problems affects psychological wellbeing of teachers, while psychological factors may induce escalation of voice pathologies in this professional group. The study was aimed to assess the effectiveness of phoniatric treatment including voice therapy and psychotherapy in female teachers with chronic dysphonia. The study group included 45 subjects with voice disorders, including hyperfunctional dysphonia, glottal incompetence and vocal nodules. Twenty one teachers of that group additionally underwent short forms of psychotherapy. Questionnaire surveys, phoniatric examination and videostroboscopic evaluation were performed before and after voice therapy. A significant improvement in the majority of voice problems, and objectively assessed symptoms and voice parameters was achieved in the study group, particularly in teachers treated by voice therapy associated with psychotherapy, as compared to the controls. After the treatment, the number of the patients with voice disorders, particularly with hyperfunctional dysphonia, decreased.In conclusion, the complex phoniatric treatment including vocal training and short forms of psychotherapy seemed to be an effective method of therapy for patients with occupational dysphonia

Występowanie zaburzeń głosu w różnych grupach zawodowych – przegląd piśmiennictwa

In today’s world there is a growing number of occupational voice users. With the emergence of new professions which require above-average efficiency of the vocal organ, there is a need to provide prophylaxis and care for these professional groups. The paper presents review of literature on the prevalence of voice disorders in particular professions, summarizes the main risk factors of occupational voice disorders and describes the character of work in vocally demanding professions. The authors underline the need to conduct studies on occupational voice groups, other than teachers, because such studies have not yet be conductedZ roku na rok na świecie wzrasta liczba osób zawodowo posługujących się głosem. Wraz z pojawianiem się nowych zawodów wymagających ponadprzeciętnej sprawności narządu głosu, coraz więcej grup zawodowych wymaga objęcia ich opieką i profilaktyką zawodowych zaburzeń głosu. W pracy dokonano przeglądu piśmiennictwa dotyczącego występowania zawodowych zaburzeń głosu w poszczególnych grupach zawodowych, opisano najważniejsze czynniki ryzyka i scharakteryzowano specyfikę pracy głosem w wybranych zawodach. Autorki zwracają szczególną uwagę na konieczność prowadzenia w Polsce badań na innych niż nauczyciele grupach osób zawodowo posługujących się głosem, gdyż takie badania do tej pory nie były prowadzone

An overview of occupational voice disorders in Poland

Occupational voice disorders make the most frequently certified category of occupational diseases in Poland, making up approximately 20% of all cases. This study presents the current knowledge of the etiopathogenesis of occupational voice disorders. It stresses the importance of the evaluation of vocal loading by means of objective measurements. Furthermore, this study discusses the medico-legal aspects of the procedure of certifying occupational voice disorders in Poland. The paper also describes the preventive programs addressed particularly to teachers, including multidisciplinary and holistic management of occupational dysphonia. Their role in the improvement of occupational safety and health (OSH) arrangement for vocally demanding professions is emphasized

Reinke’s Edema – diagnosis and management

Reinke oedema (RE), belonging to the group of benign vocal fold masses (BVFM), constitutes 6-10% of all non-malignant pathologies within larynx. Among etiological reasons smoking cigarattes plays the most crucial role, and the disease is more common in women. Edematous lesions are observed in Reinke’s space along the entire length of both vocal folds. Hoarseness, lowering of pitch and reduced dynamic range of voice are characteristic symptoms. Diagnosis is usually made on the basis of a routine laryngological exam with indirect laryngoscopy. There are four stages of RE depending on the size of the lesions on vocal folds. In the advanced forms (stage III and IV) both phonatory and respiratory function of glottis is compromised. At later stages of the disease the treatment of choice is phonosurgery and the preferred surgical technique is mini-microflap technique.Obrzęk Reinkego (ang. Reinke oedema, RE) należy do łagodnych, przerostowych zmian fałdów głosowych (ang. benign vocal fold masses, BVFM), stanowiąc 6-10% wszystkich niezłośliwych patologii w obrębie krtani. Wśród czynników etiologicznych najistotniejszą rolę odgrywa palenie papierosów; częściej wystę- puje u kobiet. Zmiany obrzękowe dotyczą przestrzeni Reinkego na całej długości obu fałdów głosowych. Charakterystycznym objawem RE jest chrypka, obniżenie głosu i zawężenie jego skali. Rozpoznanie odbywa się najczęściej na podstawie rutynowego badania laryngologicznego przeprowadzonego z laryngoskopią pośrednią. Wyróżnia się cztery stopnie zaawansowania klinicznego RE w zależności od wielkości zmian obejmujących fałdy głosowe. W zaawansowanych postaciach (III i IV stopień) dochodzi nie tylko do zaburzeń funkcji fonacyjnej, ale również wentylacyjnej głośni. W początkowych stadiach leczenie polega na eliminacji czynnika etiologicznego. W późniejszych stadiach postępowaniem z wyboru jest leczenie fonochirurgiczne, a preferowaną techniką operacyjną jest technika mikropłata

Considerations and demands in the voice care of contemporary commercial singers in occupational health and safety aspects

Singers, classified as “vocal performers” are at an increased risk of developing voice disorders. The area of contemporary commercial singing has not been studied as extensively as classical singing. Non-classical singing is generally considered detrimental to vocal health and thus the information on challenges contemporary commercial singers (CCS) pose to otolaryngologists and other healthcare professionals is scarce. The authors present an overview of contemporary commercial singing styles in comparison to classical singing, discuss the notion of non-classical style being harmful to vocal health, present major risk factors associated with developing voice disorders in contemporary commercial singers, and outline the diagnostic process of vocal health assessment in this group of occupational voice users. Given that contemporary commercial singers constitute a unique and vast group of elite vocal performers, the authors stress the importance of raising awareness among healthcare professionals of the fact that these patients require special considerations for voice evaluation and treatment in the occupational health and safety framework. Med Pr. 2022;73(1):33–4