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Feb 15, 2024

Validation et amélioration d'une approche de reconstruction 3D de la surface médiale des cordes vocales pour l'in

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 10705 (2023) Citer cet article 292 Accès 1 Détails de Altmetric Metrics Dans la recherche laryngée, l'étude de la composante d'oscillation verticale des cordes vocales est

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 10705 (2023) Citer cet article

292 Accès

1 Altmétrique

Détails des métriques

Dans la recherche sur le larynx, l’étude de la composante verticale de l’oscillation des cordes vocales est souvent négligée. Cependant, l’oscillation des cordes vocales est par nature un processus tridimensionnel. Dans le passé, nous avons développé un protocole expérimental in vivo pour reconstruire la vibration complète et tridimensionnelle des cordes vocales. Le but de cette étude est de valider cette méthode de reconstruction 3D. Nous présentons une configuration d’hémilarynx canin in vivo utilisant l’enregistrement vidéo à haute vitesse et un prisme à angle droit pour la reconstruction 3D des vibrations de la surface médiale des cordes vocales. La surface 3D est reconstruite à partir de l'image divisée fournie par le prisme. Pour la validation, l'erreur de reconstruction a été calculée pour les objets situés à une distance allant jusqu'à 15 mm du prisme. L'influence de l'angle de la caméra, de la modification du volume calibré et des erreurs d'étalonnage a été déterminée. L’erreur moyenne globale de reconstruction 3D est faible et ne dépasse pas 0,12 mm à 5 mm de distance du prisme. L'influence d'une déviation modérée (5°) et importante (10°) de l'angle de la caméra a entraîné une légère augmentation de l'erreur à 0,16 mm et 0,17 mm, respectivement. Cette procédure est robuste aux changements de volume d’étalonnage et aux petites erreurs d’étalonnage. Cela fait de cette approche de reconstruction 3D un outil utile pour la reconstruction de surfaces tissulaires accessibles et mobiles.

La voix humaine audible est produite dans le larynx, lorsque le flux d'air s'élevant des poumons excite la corde vocale en vibration, qui module à nouveau le flux d'air en ondes sonores, générant la fréquence fondamentale de la voix1. Même si ce processus de production de voix est assez facile à décrire dans ses grandes lignes, il présente de nombreuses complexités car il peut être modulé de diverses manières et peut être affecté par divers facteurs tels que le niveau de stimulation neuromusculaire, l'élasticité des tissus, la pression sous-glottale, etc.2, 3. Pour mieux comprendre le contrôle de la production vocale, de nombreux signaux d’entrée et de sortie sont intéressants, tels que l’activation du nerf laryngé, les changements de débit et de pression ou le signal acoustique produit. Pour mieux comprendre ce processus complexe, il faut idéalement une configuration expérimentale capable de contrôler ou au moins de capturer simultanément tous les facteurs pertinents et qui utilise des algorithmes robustes qui n’introduisent pas d’autres facteurs de confusion.

Les cordes vocales sont deux structures opposées dans le larynx qui forment un rétrécissement des voies respiratoires. Ils s'étendent à travers le larynx dans une direction antéro-postérieure et leur posture exacte peut être ajustée par le mouvement de divers cartilages du larynx, les rapprochant étroitement pour la phonation4. Mis en mouvement par le courant d'air s'élevant des poumons, ils oscillent en moyenne à 235 Hz chez la femme et 134 Hz ​​chez l'homme lors de la phonation des voyelles soutenues, source sonore de la voix5. Cette source sonore est ensuite modulée davantage par les résonances acoustiques du conduit vocal, générant la parole4.

Une voix saine est généralement caractérisée par des oscillations périodiques et symétriques gauche-droite des cordes vocales qui se ferment complètement ou presque complètement à chaque cycle6,7,8. En revanche, la maladie phonatoire est souvent caractérisée par des oscillations apériodiques ou asymétriques des cordes vocales et une fermeture incomplète de la glotte pendant la phonation9,10,11. Respectivement, de nombreuses mesures différentes sont utilisées pour tenter de capturer les propriétés des oscillations des cordes vocales telles que la durée et les rapports de phases d'ouverture, de fermeture et de fermeture de la forme d'onde de la zone d'ouverture de la glotte1,12.

La surface médiale des cordes vocales (c'est-à-dire la surface où les cordes vocales se rencontrent lors de l'oscillation) est une zone vibratoire critique influençant l'acoustique13 et présente donc un intérêt particulier. Les cordes vocales ne se ferment pas simplement en même temps partout le long de cette surface, mais présentent plutôt un motif de fermeture de bas en haut et d'ouverture de la même manière. Les modifications de ce schéma, contrôlées par les activations des muscles laryngés, peuvent avoir une grande influence sur le signal acoustique résultant13,14.