עבודה זו נתמכה על ידי מענק APART של האקדמיה האוסטרית של מדעי לאיסור, הסוכנות טכנולוגיה של הרפובליקה הצ'כית פרויקט. לא. TA04010877 (CTH, VH ו JGS), קרן המדע הצ'כית (GACR) פרויקט אין GA16-01246S (כדי JGS). אנו מודים W. שרמן Fitch שלו הצעה להשתמש קרם שיניים תותבות מקבע ולאחר Ing. עמ' ליסקה משירות הצ'כית יער על עזרתו ברכישת את larynges צבי נכרת.

דגימות בעלי חיים ניתח בעיתון הזה טופלו בהתאם לדרישות מוסריות סטנדרטי של האוניברסיטה Palacky בצ'כיה, אולומוץ. הם נובעים רד דיר חי בפראות ביערות, אשר שנרדפת ע י ששירות היערות של הצבא הצ'כי במהלך עונה רגילה ציד.
1. הכנת הדגימה המי-גרון
הערה: רק דגימות הוכנו כראוי אמור לשמש, כמצוין ב-4 . מהירה והקפאה של הגרון25 מיד לאחר כריתה ואחסון ב-80 מעלות צלזיוס ממזער את הפוטנציאל של רקמות השפלה ושינוי של מאפייני ביו-מכני, ומאפשר ביצוע הניסויים בכל עת נוחה.
<ol><li>
מפשירה הגרון
	<ol>
<li>הכנס הגרון קפוא שתי שקיות אוטוקלב או כל שקיות פלסטיק אחרים עם איטום עמיד למים. לאטום את התיקים ולשים אותם לתוך אמבט מים מחומם ל 30 מעלות צלזיוס עד הגרון הוא מופשר לחלוטין. משך הזמן הנדרש נע בין כמה שעות יותר מיום, בהתאם לגודל הגרון ואת טמפרטורת הקיפאון.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
ניקוי הגרון
	<ol>
<li>לאחר הגרון הוא מופשר, להסיר אותו מהתיק, לנקותו ביסודיות עם תמיסת מלח (0.9% NaCl).</li>
		<li>הסר בזהירות את רקמת מיותר לפי הצורך (שרירי הצוואר חיצוני קרי, עצם הלשון וכו ') ללא פגיעה המבנים בגרון הראשי, ולקצר קנה הנשימה לאורך נאותה להרכבת הגרון אל צינור אספקת אוויר (בדרך כלל ca. 4-5 ס מ).</li>
		<li>בדוק את הרקמה בגרון את החריגות רקמות פוטנציאליים, כמו פצעים, דפורמציות אורגני או סדקים פוטנציאל המתרחשים מ תהליך ההקפאה, אשר יכול להפוך הגרון מצוייה הניסוי.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
חשיפה של הסחוסים בלוטת התריס ו הטבעתי
	<ol>
<li>הסרת חלקים של רקמת שריר בגרון החיצוני מסביב בלוטת התריס את הסחוס הטבעתי באמצעות אזמל, ובכך חושף בפני הסחוסים כהכנה החתך מאמצע-הווריד יצירת המי-הגרון. שלב הכנה זה מתואר ב איור 1A ו- 1B.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
מאמצע-הווריד לחתוך סחוס התריס
	<ol>
<li>להפוך את החלק האנכי הראשונית דרך החלק הקדמי של סחוס התריס.</li>
		<li>בזהירות המקום מעט יותר לצד זה יוסר, כדי לא לגרום נזק הקיפול ווקאלית זה צריך להישאר שהשתמרו החתך. במידת האפשר, השתמש באזמל לחיתוך. אם הסחוס הוא מאובנות, השתמש מסור קטן.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
חותכים את הסחוס הטבעתי
	<ol>
<li>להוביל את החתך אנכית (נלסון.!) מ בין הסחוסים arytenoid ולאחר מכן דרך הסחוס הטבעתי לרמה כ אופקי של החריץ התריס נחות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הסרה של אחת קיפול ווקאלית, יצירת חתך בצורת L הגרון
	<ol>
<li>להפוך אופקי לחתוך החל מסוף נחות לגזור האנכי שבוצעה בעבר ב הסחוס הטבעתי, ולהוביל גזירה חדשה לקראת החריץ התריס נחות. Anteriorly קיפול הצד של הגרון שהולך יוסרו.</li>
		<li>להפוך את קו אנכי לחתוך דרך הרקמות הרכות על הצד הפנימי של סחוס התריס - להיזהר בעת שמוביל את החתך בין החזקה הקדמי של שפתות הקול סחוס התריס, ובכך נמנע נזק לעדר ווקאלית.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
עידון של לחתוך דרך סחוס התריס
	<ol>
<li>שימוש אזמל, מסור או קובץ, כדי להחיל חתך בדיוק ישר על סחוס התריס ולאחר כמה קרוב ככל האפשר אל החלק הקדמי של הקיפול ווקאלית בעבר שנבדק.</li>
		<li>להסיר גם חלק קטן של סחוס התריס האחורי, על מנת ליצור שטח עבור הוספה של לתקעים של adducting arytenoid את הסחוס ובכך שירה לקפל (ראו להלן). שלב הכנה זה מתואר באיור 1C ו 1 י. הערה: בהתאם שאלת המחקר, תערוכות מלא של קיפול כל ווקאלית עשוי להיות נחוץ כדי לאפשר את הניראות שלו מלמעלה. במקרה כזה, יש להסיר את המבנים מעל האמצע ווקאלי (true) (קרי, חדרית או שיווי המשקל הקיפול, רלוונטי בהתחשב האנטומיה של הדגימה). ב כמה דגימות הרקמות הרכות הפנימי בגרון מעל שפתות הקול עלול לאבד את החיבור שלו עם סחוס התריס, משבשת הקיפול ווקאלית במהלך רטט, ובכך לגרום כדין (בעיקר לא סדיר) דפוסי מתנדנדות. במקרה כזה זהיר הסרת הרקמה הזאת הוא בלתי נמנע.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55303/55303fig1.jpg"> איור 1 : הרכבה והכנה המי-גרון- (א), הדגימה הגרון (B) שירותי ניקיון, תצוגה המדיאלי, האחורי, לפני ההסרה של קיפול ווקאלית השמאלי; (ג) ו מוכן (D) חמי-גרון עם חתך בצורת L (שמאל קיפול ווקאלית הוסר), המדיאלי ונוף האחורי. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55303/55303fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

2. ניסוי חמי-גרון
<ol><li>
הגדרת המי-בגרון
	<ol>
<li>השתמש של צינור אספקת אוויר המספק אוויר ומחוממת humidified לתוך הגרון.</li>
		<li>בניית שני בניצב לארגן לוחות שקופים כמו החלפה עבור חלקים בגרון שהוסר.</li>
		<li>שימוש צדדים 4 להגברת היציבות של הגרון וליצירת תצורה נכונה הגרון pre-phonatory על ידי adducting הקיפול ווקאלית הנותרים לוח הזכוכית אנכי (ראה איור 2 א). הערה: באופן תיאורטי, שפתות הקול עשוי גם להיות adducted על ידי תפרים, משקולות על מערכת גלגלת-ידית 26 . עם זאת, גישה כזו יש, כדי למיטב ידיעת מחברים אלה, עדיין לא היה ניסיון עבור הכנה hemilarynx.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55303/55303fig2.jpg">
איור 2 : חמי-גרון ההתקנה. (א) תומך מבנים: האוויר צינור אספקת, סידור צלחת זכוכית בצורת L, צדדים ההסתמכות. (B) רכוב המי-גרון הכנה עם צדדים ההסתמכות. (ג) (ד) תקריב של המי-גרון-הכנה, להציג מן הצד, מלמעלה, בהתאמה. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55303/55303fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<ol start="2"><li>
הרכבה המי-הגרון
	<ol>
<li>לכסות את הצינור אספקת אוויר עם קרם שיניים תותבות מקבע והר הגרון באמצעות החלק הנותר של קנה הנשימה שלה. הקרם מקבע עובד כמו דבק וסגירת פערים פוטנציאליים, ובכך ליצור חותם של אוויר חזק.</li>
		<li>הדקו את קנה הנשימה עם הידוק רצועה או מהדק צינור פלסטיק.</li>
		<li>גם לכסות את קצות החתך דרך סחוס התריס עם מקבע קרם, תוך הימנעות הפצת מקבע קרם על הקיפול ווקאלית או רקמות רכות הפנימי בגרון.</li>
		<li>לצרף את הצלחות שקוף.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
ייצוב של סחוס התריס, ההסתמכות של קיפול ווקאלית באמצעות צדדים
	<ol>
<li>השתמש ליחצ כדי adduct הקיפול ווקאלית לצלחת ולייצב את סחוס התריס.</li>
		<li>לאחר הקרם מקבע הגדיר, להחיל את זרימת האוויר כדי לבסס קיפול ווקאלית תנודה וחפש דליפות בין חמי-הגרון הזכוכיות.</li>
		<li>חותם פערים המתרחשים בסופו של דבר על-ידי הוספת עוד שמנת מקבע.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

הכנת המי-גרון משתף את היתרונות של ההתקנה "קונבנציונאלי" הגרון נכרת (מלאות): בגישה מעין ניסיוני, תנאי גבול פיזי, פיזיולוגי ואת הפרמטרים (כגון לחץ subglottal או קיפול ווקאלית התארכות) יכול להיות נשלט די טוב. אופן הפעולה של hemilarynx זה הומולוגי של הגרון מלא עם מושלם לרוחב סימטריה, למעט הזה מגניטודות של ?...

הקול נוצר בדרך כלל ע י רעידה רקמה בגרון (בעיקר שפתות הקול), אשר ממירה את זרימת אוויר קבועה, המסופק על-ידי הריאות, לתוך רצף של זרימת האוויר פולסים. Waveform לחץ אקוסטי (קרי, הצליל ראשי) העולה מן הרצף הזה של זרימה פולסים המתקפלות מגרה את מערכת הקול אשר מסנן אותם, ואת הצליל המתקבל המוקרנת מן הפה, (במידה מסוימת) של האף1 . ההרכב הספקטרלי של הצליל שנוצר הושפעה איכות רטט קיפול ווקאלית, נשלטת על ידי ביומכניקה בגרון ואינטראקציות עם זרימת אוויר בקנה הנשימה2. גם קליני וגם הקשר מחקר, תיעוד והערכה של קיפול ווקאלית רטט ולכן עניין בראש ובראשונה כשלמדתי הפקת הקול.
בבני אדם, ישיר אנדוסקופי חקירת הגרון במהלך הפקת הצליל ויוו הוא מאתגר, זה כמעט בלתי אפשרי ביונקים במוסר, בהתחשב באמצעים טכנולוגיים הנוכחי. לכן, על מנת להבטיח נשלט היטב גופני ו/או פיזיולוגית ניסיוני תנאי גבול, השימוש של3,larynges נכרת4 הוא במקרים רבים ההחלפה נאותה לחקירה ויוו קול מנגנוני הייצור.
קיפול ווקאלית רטט הוא תופעה תלת מימדי מורכב5. בעוד שיטות חקירה קונבנציונליות כמו אנדוסקופיה בגרון (ב- vivo) או הגרון נכרת ההכנות מספקים בדרך כלל רק נוף מעולה של הרעדת שפתות הקול6, הם אינם מאפשרים ניתוח תלת מימדי מלא של קיפול ווקאלית תנועה. בפרט, בתצוגה סופריור לשוליים (סימטרית) נמוך של שפתות הקול התשומת לב במהלך חלק מרכזי מחזור רטט. זאת בשל העיכוב שלב בין נחותים (סימטרית) וקצה עליון (הגולגולת) שפתות הקול, תופעה אשר נתפסת בדרך כלל במהלך קיפול ווקאלית תנודה5. כמו הוכחה אמפירית ישירה עבור גיבוי ממצאים מן הדגמים סכר אסוואן ומיקום נדיר, את הידע בגיאומטריה ותנועה של שירה התחתון מקפלים קצה7, ובכך הצורה הגיאומטרית של8,subglottal ערוץ9 , 10 חיונית יותר להבין את האינטראקציה בין זרימת אוויר בגרון, קיפול ווקאלית רקמות וכתוצאה מכך הלחצים והכוחות11,12. היבט נוסף של רטט קיפול ווקאלית שהוסתרו מהתצוגה סופריור נהוג הוא העומק האנכי (caudo-גולגולתי) של איש הקשר בין שפתות הקול שני. קשר העומק האנכי קשורה בעובי אנכי שפתות הקול, אשר הוא מחוון פוטנציאלי של האוגר ווקאלית בשימוש13,השירה ("חזה" לעומת "falsetto" הקופה)14.
כדי להתגבר על החסרונות של ההכנות קונבנציונאלי הגרון נכרת (מלאות), מלכודת חמי כביכול-גרון יכול להיות מנוצל, שבו חצי אחד של הגרון מוסר, למוצא את ההערכה של מאפייני רטט הנותרים קיפול ווקאלית בשלושה ממדים. באופן מפתיע, מאז כניסתה של תוכנית התקנה זו השישים15 של אימות של הקונספט ב 199316, מעבדות רבות לא אמורה לבצע ניסויים עם זה מבטיח גישה נסיונית17,18 ,19,20,21,22,23. הסבר זה יכול למצוא את הקשיים של יצירת הכנה מעשית המי-הגרון. בזמן הכנת קונבנציונאלי הגרון (מלאות) נכרת מתועד היטב4, שום הנחיות מעמיק עדיין אינן זמינות ליצירת מלכודת המי-הגרון. לכן המטרה של מאמר זה כדי לספק הדרכה להקמת מלכודת אמין לשחזור המי-בית הקול, שיושלם על-ידי תוצאות ניסויית של רד דיר דגימות.
מלכודת המי-גרון חולק תכונות רבות עם מלכודת הגרון נכרת "רגיל", כגון ציוד מדידה, במהירות גבוהה או אחרים טכנולוגיית הדמיה לתעד את התנודות של המבנים בגרון כראוי במהלך הפקת קול, או ראוי אספקת אוויר מחומם, humidified. שיקולי התקנה כלליות אלה מתוארים בפירוט רב בספר פרק4 והן דו ח טכני של המרכז הלאומי של קול ודיבור24. Reiteration של הוראות אלה יהיה מעבר להיקף של כתב היד הזה. כאן מוצגים רק הוראות מיוחדות ליצירת מלכודת המי-הגרון.

<table><tbody><tr><td>Surgical blades</td><td>Surgeon</td><td>Jai Surgical Ltd., New Delhi, India</td><td></td></tr><tr><td>Saw</td><td>Hand saw (Lux, 150 mm length)</td><td>Lux, Wermelskirchen, Germany</td><td></td></tr><tr><td>Thermometer</td><td>Testo 922</td><td>Testo Ltd., Hampshire, UK</td><td>K-type Probe, Operating temperature -20 to +50 &amp;deg;C</td></tr><tr><td>Autoclave bags</td><td>Autoclave bags</td><td>vwr.com, VWR International s.r.o., Stribrna Skalice, Czech republic</td><td></td></tr><tr><td>Conductive glass plates</td><td>Custom made</td><td>UPOL - Joint laboratory of Optics&lt;br/&gt; Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.</td><td></td></tr><tr><td>Fixative cream</td><td>Denture fixative cream</td><td>Blend-a-dent Natural</td><td></td></tr><tr><td>Prongs and fastening system</td><td>Customized Kanya Al eloxed profiles</td><td>Distributor: VISIMPEX a.s.. Seifertova 33, 750 02 Prerov, the Czech Rep.;</td><td>&amp;nbsp;Combination of Kanya RVS and PVS fastening systems (http://www.kanya.cz/) + custom made prongs</td></tr><tr><td>Mounting tube</td><td>Custom made</td><td>UPOL - Joint laboratory of Optics,&lt;br/&gt; Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.</td><td></td></tr><tr><td>LED Light</td><td>Verbatim 52204 LED Lamp</td><td>Mitsubishi Chemical Holdings Corporation, Tokyo, Japan</td><td></td></tr><tr><td>Camera</td><td>Canon EOS1100D</td><td>Canon Inc.</td><td>18-55 mm lens</td></tr><tr><td>Airpump</td><td>Resun LP100</td><td>Resun</td><td></td></tr><tr><td>Strobe light</td><td>ELMED Helio-Strob micro2</td><td>ELMED Dr. Ing. Mense GmbH, Heiligenhaus, Germany</td><td></td></tr><tr><td>Humidifier</td><td>Custom made</td><td>Voice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech republic</td><td></td></tr><tr><td>Subglottic tract</td><td>Custom made adjustable subglottic tract</td><td>Voice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech republic</td><td>Hampala, V., Svec, Jan, Schovanek, P., and Mandat, D. Uzitny vzor c. 25585: Model subglotickeho traktu. [Utility model no. 25585: Model of subglottal tract] (In Czech) Soukup, P. 2013-27834(CZ 25505 U1), 1-7. 24-6-2013. Praha, Urad prumysloveho vlastnictvi</td></tr></tbody></table>

hemi-laryngeal setup for studying vocal fold vibration in three dimensions

קולו של רוב היונקים שאינם בני אדם ובני נוצרת הגרון דרך מתוספי תנודה של שפתות הקול. תיעוד חזותי ישיר של קיפול ווקאלית רטט הוא מאתגר, במיוחד אצל יונקים שאינם בני אדם. כחלופה, הגרון נכרת ניסויים מספקים ההזדמנות לחקור את הקיפול ווקאלית רטט בתנאים מבוקרים פיזיולוגיים ופיזי. עם זאת, השימוש הגרון מלא רק מספק תצוגה העליון של שפתות הקול, למעט חלקים קריטיים של המבנים נדנוד תוך התבוננות במהלך האינטראקציה שלהם עם כוחות אווירודינמי. מגבלה זו ניתן להתגבר על ידי ניצול מלכודת המי-גרון שבו מחצית אחת של הגרון אמצע-sagittally מוסר, מתן ממונה והן תצוגה לרוחב של הקיפול ווקאלית הנותרים במהלך תנודה עצמית מתמשכת.
. הנה, מדריך צעד אחר צעד להכנת אנטומי המי-בגרון מבנים, שלהם גובר על הספסל מעבדה ניתנת. קוליות העיצורים למופת של הכנת המי-גרון מתועדת עם נתונים וידיאו במהירות גבוהה שנתפסו על ידי שתי מצלמות מסונכרן (תצוגות מעולה ולא לרוחב), מראה תלת מימדי קיפול ווקאלית תנועה אזור קשר משתנה זמן מתאים. התיעוד של ההתקנה המי-גרון בפרסום זה יקל על יישום, הדיר אמין במחקר ניסיוני, מתן קול מדענים עם פוטנציאל להבין טוב יותר את ביומכניקה של הפקת הקול.

איורים של המי-גרון והכנה שלה גובר על המרקע אספקת אוויר, כמו הפניה בסעיף הקודם, הינם מסופקים בכל איור 1 , איור 2, בהתאמה.
תיעוד של קיפול ווקאלית רטט משתי זוויות מצלמה
?...

Watch this Scientific Journal Video about Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions at JoVE.com

Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions

מאמר זה מציג את פרוטוקול עבור הכנת דגימות המי-גרון הקלת תצוגה רב ממדית של קיפול ווקאלית רטט, במטרה לחקור היבטים שונים ביופיזיקלי של הפקת הקול של בני אדם ויונקים אנושיות.

חמי-בגרון ההתקנה ללמוד לקפל ווקאלית רטט בשלושה ממדים

The voice of humans and most non-human mammals is generated in the larynx through self-sustaining oscillation of the vocal folds. Direct visual ...

hemi-laryngeal-setup-for-studying-vocal-fold-vibration-three

Research

JoVE Journal

Biology

10.9K Views.  Palacky University Olomouc. מאמר זה מציג את פרוטוקול עבור הכנת דגימות המי-גרון הקלת תצוגה רב ממדית של קיפול ווקאלית רטט, במטרה לחקור היבטים שונים ביופיזיקלי של הפקת הקול של בני אדם ויונקים אנושיות.

Video: Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions

Determining 3D Flow Fields via Multi-camera Light Field Imaging

In the field of fluid mechanics, the resolution of computational schemes has outpaced experimental methods and widened the gap between predicted and observed phenomena in fluid flows. Thus, a need exists for an accessible method capable of resolving three-dimensional (3D) data sets for a range of problems. We present a novel technique for performing quantitative 3D imaging of many types of flow fields. The 3D technique enables investigation of complicated velocity fields and bubbly flows. Measurements of these types present a variety of challenges to the instrument. For instance, optically dense bubbly multiphase flows cannot be readily imaged by traditional, non-invasive flow measurement techniques due to the bubbles occluding optical access to the interior regions of the volume of interest. By using Light Field Imaging we are able to reparameterize images captured by an array of cameras to reconstruct a 3D volumetric map for every time instance, despite partial occlusions in the volume. The technique makes use of an algorithm known as synthetic aperture (SA) refocusing, whereby a 3D focal stack is generated by combining images from several cameras post-capture 1. Light Field Imaging allows for the capture of angular as well as spatial information about the light rays, and hence enables 3D scene reconstruction. Quantitative information can then be extracted from the 3D reconstructions using a variety of processing algorithms. In particular, we have developed measurement methods based on Light Field Imaging for performing 3D particle image velocimetry (PIV), extracting bubbles in a 3D field and tracking the boundary of a flickering flame. We present the fundamentals of the Light Field Imaging methodology in the context of our setup for performing 3DPIV of the airflow passing over a set of synthetic vocal folds, and show representative results from application of the technique to a bubble-entraining plunging jet.

A technique for performing quantitative three-dimensional (3D) imaging for a range of fluid flows is presented. Using concepts from the area of Light Field Imaging, we reconstruct 3D volumes from arrays of images. Our 3D results span a broad range including velocity fields and multi-phase bubble size distributions.

קביעת שדות זרימה 3D באמצעות מצלמה מרובה אור תחום הדמיה

In the field of fluid mechanics, the resolution of computational schemes has outpaced experimental methods and widened the gap between predicted and ...

Engineering

Synthetic, Multi-Layer, Self-Oscillating Vocal Fold Model Fabrication

Sound for the human voice is produced via flow-induced vocal fold vibration. The vocal folds consist of several layers of tissue, each with differing material properties 1. Normal voice production relies on healthy tissue and vocal folds, and occurs as a result of complex coupling between aerodynamic, structural dynamic, and acoustic physical phenomena. Voice disorders affect up to 7.5 million annually in the United States alone 2 and often result in significant financial, social, and other quality-of-life difficulties. Understanding the physics of voice production has the potential to significantly benefit voice care, including clinical prevention, diagnosis, and treatment of voice disorders.
Existing methods for studying voice production include in vivo experimentation using human and animal subjects, in vitro experimentation using excised larynges and synthetic models, and computational modeling. Owing to hazardous and difficult instrument access, in vivo experiments are severely limited in scope. Excised larynx experiments have the benefit of anatomical and some physiological realism, but parametric studies involving geometric and material property variables are limited. Further, they are typically only able to be vibrated for relatively short periods of time (typically on the order of minutes).
Overcoming some of the limitations of excised larynx experiments, synthetic vocal fold models are emerging as a complementary tool for studying voice production. Synthetic models can be fabricated with systematic changes to geometry and material properties, allowing for the study of healthy and unhealthy human phonatory aerodynamics, structural dynamics, and acoustics. For example, they have been used to study left-right vocal fold asymmetry 3,4, clinical instrument development 5, laryngeal aerodynamics 6-9, vocal fold contact pressure 10, and subglottal acoustics 11 (a more comprehensive list can be found in Kniesburges et al. 12)
Existing synthetic vocal fold models, however, have either been homogenous (one-layer models) or have been fabricated using two materials of differing stiffness (two-layer models). This approach does not allow for representation of the actual multi-layer structure of the human vocal folds 1 that plays a central role in governing vocal fold flow-induced vibratory response. Consequently, one- and two-layer synthetic vocal fold models have exhibited disadvantages 3,6,8 such as higher onset pressures than what are typical for human phonation (onset pressure is the minimum lung pressure required to initiate vibration), unnaturally large inferior-superior motion, and lack of a "mucosal wave" (a vertically-traveling wave that is characteristic of healthy human vocal fold vibration).
In this paper, fabrication of a model with multiple layers of differing material properties is described. The model layers simulate the multi-layer structure of the human vocal folds, including epithelium, superficial lamina propria (SLP), intermediate and deep lamina propria (i.e., ligament; a fiber is included for anterior-posterior stiffness), and muscle (i.e., body) layers 1. Results are included that show that the model exhibits improved vibratory characteristics over prior one- and two-layer synthetic models, including onset pressure closer to human onset pressure, reduced inferior-superior motion, and evidence of a mucosal wave.

The methodology for fabricating synthetic vocal fold models is described. The models are life-sized and mimic the multi-layer structure of the human vocal folds. Results show the models to self-oscillate at pressures comparable to lung pressure and demonstrate flow-induced vibratory responses that are similar to those of human vocal folds.

סינטטי, רב שכבתיים, עצמי מתנודדת ווקאלי דגם Fold ייצור

Sound for the human voice is produced via flow-induced vocal fold vibration. The vocal folds consist of several layers of tissue, each with differing ...

Bioengineering

fMRI Mapping of Brain Activity Associated with the Vocal Production of Consonant and Dissonant Intervals

The neural correlates of consonance and dissonance perception have been widely studied, but not the neural correlates of consonance and dissonance production. The most straightforward manner of musical production is singing, but, from an imaging perspective, it still presents more challenges than listening because it involves motor activity. The accurate singing of musical intervals requires integration between auditory feedback processing and vocal motor control in order to correctly produce each note. This protocol presents a method that permits the monitoring of neural activations associated with the vocal production of consonant and dissonant intervals. Four musical intervals, two consonant and two dissonant, are used as stimuli, both for an auditory discrimination test and a task that involves first listening to and then reproducing given intervals. Participants, all female vocal students at the conservatory level, were studied using functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) during the performance of the singing task, with the listening task serving as a control condition. In this manner, the activity of both the motor and auditory systems was observed, and a measure of vocal accuracy during the singing task was also obtained. Thus, the protocol can also be used to track activations associated with singing different types of intervals or with singing the required notes more accurately. The results indicate that singing dissonant intervals requires greater participation of the neural mechanisms responsible for the integration of external feedback from the auditory and sensorimotor systems than does singing consonant intervals.

The neural correlates of listening to consonant and dissonant intervals have been widely studied, but the neural mechanisms associated with production of consonant and dissonant intervals are less well known. In this article, behavioral tests and fMRI are combined with interval identification and singing tasks to describe these mechanisms.

FMRI מיפוי של פעילות המוח קשורה הייצור ווקאלי של עיצורים ומרווחים דיסוננט

The neural correlates of consonance and dissonance perception have been widely studied, but not the neural correlates of consonance and dissonance ...

Behavior

Investigating the Three-dimensional Flow Separation Induced by a Model Vocal Fold Polyp

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. Polyps and nodules, which are geometric abnormalities that form on the medial surface of the vocal folds, can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Our laboratory has reported particle image velocimetry (PIV) measurements, within an investigation of a model polyp located on the medial surface of an in&#160;vitro driven vocal fold model, which show that such a geometric abnormality considerably disrupts the glottal jet behavior. This flow field adjustment is a likely reason for the severe degradation of the vocal quality in patients with polyps. A more complete understanding of the formation and propagation of vortical structures from a geometric protuberance, such as a vocal fold polyp, and the resulting influence on the aerodynamic loadings that drive the vocal fold dynamics, is necessary for advancing the treatment of this pathological condition. The present investigation concerns the three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted prolate hemispheroid with a 2:1 aspect ratio in cross flow, i.e. a model vocal fold polyp, using an oil-film visualization technique. Unsteady, three-dimensional flow separation and its impact of the wall pressure loading are examined using skin friction line visualization and wall pressure measurements.

Vocal fold polyps can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted model polyp and its impact on the wall pressure loading are examined using particle image velocimetry, skin friction line visualization, and wall pressure measurements.

חקירת הפרדת הזרימה התלת מימדית הנגרמת על ידי מודל פוליפ קיפול ווקאלי

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. ...

Construction and Characterization of a Novel Vocal Fold Bioreactor

In vitro engineering of mechanically active tissues requires the presentation of physiologically relevant mechanical conditions to cultured cells. To emulate the dynamic environment of vocal folds, a novel vocal fold bioreactor capable of producing vibratory stimulations at fundamental phonation frequencies is constructed and characterized. The device is composed of a function generator, a power amplifier, a speaker selector and parallel vibration chambers. Individual vibration chambers are created by sandwiching a custom-made silicone membrane between a pair of acrylic blocks. The silicone membrane not only serves as the bottom of the chamber but also provides a mechanism for securing the cell-laden scaffold. Vibration signals, generated by a speaker mounted underneath the bottom acrylic block, are transmitted to the membrane aerodynamically by the oscillating air. Eight identical vibration modules, fixed on two stationary metal bars, are housed in an anti-humidity chamber for long-term operation in a cell culture incubator. The vibration characteristics of the vocal fold bioreactor are analyzed non-destructively using a Laser Doppler Vibrometer (LDV). The utility of the dynamic culture device is demonstrated by culturing cellular constructs in the presence of 200-Hz sinusoidal vibrations with a mid-membrane displacement of 40 &#181;m. Mesenchymal stem cells cultured in the bioreactor respond to the vibratory signals by altering the synthesis and degradation of vocal fold-relevant, extracellular matrix components. The novel bioreactor system presented herein offers an excellent in vitro platform for studying vibration-induced mechanotransduction and for the engineering of functional vocal fold tissues.

A novel vocal fold bioreactor capable of delivering physiologically relevant, vibratory stimulation to cultured cells is constructed and characterized. This dynamic culture device, when combined with a fibrous poly(&#949;-caprolactone) scaffold, creates a vocal fold-mimetic environment that modulates the behaviors of mesenchymal stem cells.

בנייה ואפיון של Bioreactor פולד רומן וקאלי

In vitro engineering of mechanically active tissues requires the presentation of physiologically relevant mechanical conditions to cultured cells. To ...

Coordinate Mapping of Hyolaryngeal Mechanics in Swallowing

Characterizing hyolaryngeal movement is important to dysphagia research. Prior methods require multiple measurements to obtain one kinematic measurement whereas coordinate mapping of hyolaryngeal mechanics using Modified Barium Swallow (MBS) uses one set of coordinates to calculate multiple variables of interest. For demonstration purposes, ten kinematic measurements were generated from one set of coordinates to determine differences in swallowing two different bolus types. Calculations of hyoid excursion against the vertebrae and mandible are correlated to determine the importance of axes of reference.
To demonstrate coordinate mapping methodology, 40 MBS studies were randomly selected from a dataset of healthy normal subjects with no known swallowing impairment. A 5 ml thin-liquid bolus and a 5 ml pudding swallows were measured from each subject. Nine coordinates, mapping the cranial base, mandible, vertebrae and elements of the hyolaryngeal complex, were recorded at the frames of minimum and maximum hyolaryngeal excursion. Coordinates were mathematically converted into ten variables of hyolaryngeal mechanics.
Inter-rater reliability was evaluated by Intraclass correlation coefficients (ICC). Two-tailed t-tests were used to evaluate differences in kinematics by bolus viscosity. Hyoid excursion measurements against different axes of reference were correlated. Inter-rater reliability among six raters for the 18 coordinates ranged from ICC = 0.90 - 0.97. A slate of ten kinematic measurements was compared by subject between the six raters. One outlier was rejected, and the mean of the remaining reliability scores was ICC = 0.91, 0.84 - 0.96, 95% CI. Two-tailed t-tests with Bonferroni corrections comparing ten kinematic variables (5 ml thin-liquid vs. 5 ml pudding swallows) showed statistically significant differences in hyoid excursion, superior laryngeal movement, and pharyngeal shortening (p &#60; 0.005). Pearson correlations of hyoid excursion measurements from two different axes of reference were: r = 0.62, r2 = 0.38, (thin-liquid); r = 0.52, r2 = 0.27, (pudding).
Obtaining landmark coordinates is a reliable method to generate multiple kinematic variables from video fluoroscopic images useful in dysphagia research.

Coordinate mapping is a method of documenting salient features of hyolaryngeal biomechanics in the pharyngeal phase of swallowing. This methodology uses image analysis software to record coordinates of anatomical landmarks. These coordinates are imported into an excel macro and translated into kinematic variables of interest useful in dysphagia research.

לתאם מיפוי של מכניקת Hyolaryngeal בבליעה

Characterizing hyolaryngeal movement is important to dysphagia research. Prior methods require multiple measurements to obtain one kinematic measurement ...

Medicine

הדפסה תלת מימדית של דגמי קיפול קולי סיליקון רב שכבתיים

Manufacturing Process for Non-Adhesive Super-Soft Vocal Fold Models

This study aims to develop super-soft, non-sticky vocal fold models for voice research. The conventional manufacturing process of silicone-based vocal fold models results in models with undesirable properties, such as stickiness and reproducibility issues. Those vocal fold models are prone to rapid aging, leading to poor comparability across different measurements. In this study, we propose a modification to the manufacturing process by changing the order of layering the silicone material, which leads to the production of non-sticky and highly consistent vocal fold models. We also compare a model produced using this method with a conventionally manufactured vocal fold model that is adversely affected by its sticky surface. We detail the manufacturing process and characterize the properties of the models for potential applications. The outcomes of the study demonstrate the efficacy of the modified fabrication method, highlighting the superior qualities of our non-sticky vocal fold models.&#160;The findings contribute to the development of realistic and reliable vocal fold models for research and clinical applications.

מחבר זרקור: התקדמות בייצור מודלים סינתטיים של קיפול קול עבור יישומים פונטיים ורובוטיים

This study demonstrates the manufacturing of non-sticky and super-soft vocal fold models by introducing a specific way to create the vocal fold layers, providing a detailed description of the manufacturing procedure, and characterizing the properties of the models.

תהליך ייצור לדגמי קיפול קולי רך במיוחד ללא הדבקה

This study aims to develop super-soft, non-sticky vocal fold models for voice research. The conventional manufacturing process of silicone-based vocal ...

Preparation of the Rat Vocal Fold for Neuromuscular Analyses

The purpose of this tutorial is to describe the preparation of the rat vocal fold for histochemical neuromuscular study. This protocol outlines procedures for rat laryngeal dissection, flash-freezing, and cryosectioning of the vocal folds. This study describes how to cryosection vocal folds in both longitudinal and cross-sectional planes. A novelty of this protocol is the laryngeal tracking during cryosectioning that ensures accurate identification of the intrinsic laryngeal muscles and reduces the chance of tissue loss. Figures demonstrate the progressive cryosectioning in both planes. Twenty-nine rat hemi-larynges were cryosectioned and tracked from the emergence of the thyroid cartilage to the appearance of the first section that included the full vocal fold. The full vocal fold was visualized for all animals in both planes. There was high variability in the distance from the appearance of the thyroid cartilage to the appearance of the full vocal fold in both planes. Weight was not correlated to depth of laryngeal landmarks, suggesting individual variability and other factors related to tissue preparation may be responsible for the high variability in the appearance of landmarks during sectioning. This study details a methodology and presents morphological data for preparing the rat vocal fold for histochemical neuromuscular investigation. Due to high individual variability, laryngeal landmarks should be closely tracked during cryosectioning to prevent oversectioning tissue and tissue loss. The use of a consistent methodology, including adequate tissue preparation and awareness of landmarks within the rat larynx, will assist with consistent results across studies and aid new researchers interested in using the rat vocal fold as a model to investigate laryngeal neuromuscular mechanisms.

This protocol describes methods used to prepare rat vocal folds for histochemical neuromuscular study.

הכנת קפל קול חולדה עבור ניתוחים עצביים שריריים

The purpose of this tutorial is to describe the preparation of the rat vocal fold for histochemical neuromuscular study. This protocol outlines procedures ...

חמי-בגרון ההתקנה ללמוד לקפל ווקאלית רטט בשלושה ממדים

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

קביעת שדות זרימה 3D באמצעות מצלמה מרובה אור תחום הדמיה

סינטטי, רב שכבתיים, עצמי מתנודדת ווקאלי דגם Fold ייצור

FMRI מיפוי של פעילות המוח קשורה הייצור ווקאלי של עיצורים ומרווחים דיסוננט

חקירת הפרדת הזרימה התלת מימדית הנגרמת על ידי מודל פוליפ קיפול ווקאלי

בנייה ואפיון של Bioreactor פולד רומן וקאלי

לתאם מיפוי של מכניקת Hyolaryngeal בבליעה

תהליך ייצור לדגמי קיפול קולי רך במיוחד ללא הדבקה

תהליך ייצור לדגמי קיפול קולי רך במיוחד ללא הדבקה

תהליך ייצור לדגמי קיפול קולי רך במיוחד ללא הדבקה

הכנת קפל קול חולדה עבור ניתוחים עצביים שריריים