Einfluss der supraglottalen Strömungsrandbedingungen auf den Onset- und Offsetdruck der Stimmlippenschwingungen

Abstract

Hintergrund: Die klinische Diagnose von Stimmstörungen ist fast ausschließlich auf die Analyse der Stimmlippenschwingungen und des akustischen Signals der Stimme fokussiert. Aus physikalischer Sicht ist der Prozess eine Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion. Die zeitabhängige Luftströmung oberhalb der Glottis kann im Patienten nicht berücksichtigt werden. Aus diesem Grund ist der Einfluss der Strömungsrandbedingungen im supraglottalen Bereich aus heutiger Sicht nicht hinreichend geklärt.Material und Methoden: Aus diesem Grund wurde ein künstliches Modell des menschlichen Kehlkopfes entwickelt. Die künstlichen Stimmlippen bestehen aus Silikonkautschuk, die durch einen Luftstrom zu Schwingungen angeregt werden. Somit ist es möglich, den Einfluss der Strömungsrandbedingungen im supraglottalen Raum auf den gesamten Prozess der Fluid-Struktur-Akustik Interaktion zu untersuchen. Die Variation der Randbedingungen umfassen die laterale Aufweitung des supraglottalen Strömungskanals und das Einbringen der Taschenfalten. In der vorliegenden Arbeit wurde der Onset- und Offsetdruck der Stimmlippenschwingung bestimmt. Dazu wurde ein Drucksensor verwendet der subglottal fixiert war.Ergebnisse: Es zeigte sich eine Steigerung des Onset- und Offsetdrucks für größere laterale Durchmesser des supraglottalen Kanals. Ferner wurde generell ein niedrigerer Onset- als Offsetdruck beobachtet. Der niedrigste Onsetdruck ergab sich beim Einbringen von Taschenfalten. Geschwindigkeits- und Druckmessungen der Strömung zeigten, dass der Druck innerhalb der Ventrikel zwischen Stimmlippen und Taschenfalten aufgrund der hohen Geschwindigkeit im Freistrahl abfiel. Dadurch wurde ein niedrigerer Onsetdruck für den Beginn der Stimmlippenschwingung benötigt.Diskussion: Bailly und Kollegen beobachteten eine Unterdrückung der Stimmlippenschwingungen bei kleinen Öffnungen zwischen den Taschenfalten, die zu einer Druckerhöhung in den Ventrikeln aufgrund der Stauung des Freistrahls führte. Eine Anfachung konnte bei größerem Spalt beobachtet werden, was durch den oben beschriebenen Effekt erklärt wird