25dgpp39 10.3205/25dgpp39 urn:nbn:de:0183-25dgpp393 Vortrag Stritt Stritt F. F

Freiburger Institut für Musikermedizin, Hochschule für Musik Freiburg, Universitätsklinikum Freiburg, Freiburger Forschungs- und Lehrzentrum Musik, Elsässerstr. 4d, 79110 Freiburg, DeutschlandFreiburger Institut für Musikermedizin, Hochschule für Musik Freiburg, Universitätsklinikum Freiburg, Freiburger Forschungs- und Lehrzentrum Musik, Freiburg, DeutschlandMedizinische Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Freiburg, Deutschland

fiona.stritt@uniklinik-freiburg.de author Fischer Fischer J. J

Medizinische Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Freiburg, Deutschland Klinik für Radiologie, Institut für Medizinphysik, Universitätsklinikum Freiburg, Freiburg, Deutschland

author Jordan Jordan P. P

Medizinische Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Freiburg, Deutschland Klinik für Radiologie, Institut für Medizinphysik, Universitätsklinikum Freiburg, Freiburg, Deutschland

author Rummel Rummel S. S

Institut Rummel, Frankfurt, Deutschland

author Richter Richter B. B

Freiburger Institut für Musikermedizin, Hochschule für Musik Freiburg, Universitätsklinikum Freiburg, Freiburger Forschungs- und Lehrzentrum Musik, Freiburg, Deutschland Medizinische Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Freiburg, Deutschland

author Bock Bock M. M

Medizinische Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Freiburg, Deutschland Klinik für Radiologie, Institut für Medizinphysik, Universitätsklinikum Freiburg, Freiburg, Deutschland

author Traser Traser L. L

Freiburger Institut für Musikermedizin, Hochschule für Musik Freiburg, Universitätsklinikum Freiburg, Freiburger Forschungs- und Lehrzentrum Musik, Freiburg, Deutschland Medizinische Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Freiburg, Deutschland

author German Medical Science GMS Publishing House

Düsseldorf

610 20250925 germ This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 License. Dieser Artikel ist ein Open-Access-Artikel und steht unter den Lizenzbedingungen der Creative Commons Attribution 4.0 License (Namensnennung). M0623 39 Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie 41. Wissenschaftliche Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie (DGPP) Stimme I Münster 20250925 20250928 V36 Hintergrund: Während der Stimmproduktion konnte die Form des transglottischen Raumes (TR) bisher nicht in vivo betrachtet werden. Die Aufsicht der traditionellen Stimmdiagnostik mittels endoskopischer Verfahren erlaubt zwar eine Analyse der Form der Taschenfalten und eine visuelle Näherung des Abstandes der Stimmlippen zu den Taschenfalten, der nach kranial reichende höhlenartige Sacculus laryngis ist allerdings nicht einsehbar. Auch mit der bisherigen dreidimensionalen Magnetresonanztomographie (MRT) von Vokaltrakten ist eine Analyse durch Bewegungsartefakte nur eingeschränkt möglich. Somit ist eine klare Assoziation zwischen verschiedenen Stimmlippenvibrationsmechanismen und der Cavitas laryngis intermedia bisher nicht möglich.Material und Methoden: Mittels dreidimensionaler Zero-Echo-Time (ZTE) MRT gelang unserer Arbeitsgruppe kürzlich erstmals eine in-vivo-Darstellungen einer Stimmlippenschwingung in 10 Bewegungsphasen. Bei der Untersuchung verschiedener, nach Estill Voice Training® klassifizierter, Stimmgebungsmechanismen einer professionell trainierten Sängerin konnten neben der Stimmlippenschwingung auch die Räume direkt ober- und unterhalb der Stimmlippen in bisher nicht realisierbarer Auflösung und ohne Bewegungsartefakte der Stimmlippen dargestellt werden. Für die volumetrische Analyse des TR wurde eine Segmentation mittels ITK-Snap durchgeführt. Ergebnisse: Obwohl bei „thick“ (ähnlich lautem Sprechen), „thin“ (ähnlich leisem Sprechen) und „stiff“ (behauchte Phonation) nur unterschiedliche Stimmlippendicken und -adduktionsgrade intendiert waren, zeigt sich in den Ergebnissen der volumetrischen Analyse eine deutliche Differenz im Volumen des TR.Unterschiedliche Adduktionsgrade der Taschenfalten (constrict und retract) wirken sich ebenfalls in einer deutlichen Volumenänderung aus. Eine Taschenfaltenadduktion (constrict) reduzierte das Volumen um rund 70%.Eine intendierte Engstellung der Plica aryepiglottica führt zu einer Verminderung des supraglottalen Volumens allerdings bleibt der TR durch die kraniale Engstellung weniger stark beeinflusst und ähnelt der Konfiguration bei „thick“. Dies könnte durch eine simultan entgegenwirkende Abduktion der Taschenfalten bedingt sein.Schlussfolgerungen: Insgesamt scheint also die transglottale Konfiguration für die Einstellung verschiedener Stimmlippenvibrationsmechanismen relevant. Es kann zusätzlich vermutet werden, dass die Taschenfaltenkonfiguration und der davon abhängige TR unabhängig des Adduktionsgrads kranial sowie kaudal liegender Strukturen steuerbar ist. TextHintergrundBislang konnte die Form des transglottischen Raumes (Sinus Morgagni, SM) während der Stimmproduktion nicht in vivo erfasst werden. Der SM erstreckt sich von der Umschlagsfalte der Taschenfalten (VenF) bis zur Glottis (vgl. Abbildung 1 ). Er umfasst somit den Raum zwischen Stimmlippen und Taschenfalten, mit einer höhlenartigen kranialen Erweiterung (Sacculus laryngis) .Diese Räume sind zwar in der direkten Laryngoskopie unter Vollnarkose einsehbar, nicht aber mittels endoskopischer Verfahren am wachen phonierenden Patienten. Auch bildgebenden Verfahren, insbesondere die dreidimensionale Magnetresonanztomographie (MRT) des Vokaltrakts , stoßen bei dynamischen Vorgängen wie der Phonation an ihre Grenzen: durch Bewegungsartefakte infolge der Stimmlippenvibrationen und der vertikalen Translokation des Larynx während der Phonation wird die Darstellung der laryngealen Binnenstruktur insbesondere des trans- und subglottischen Raumes erheblich eingeschränkt. Ex-Vivo Studien , synthetische Modelle sowie Modellrechnungen , unterstreichen den aerodynamischen Einfluss der Taschenfalten auf die Stimmlippenschwingung und somit auf die Akustik des Stimmklanges. So kann zum Beispiel eine zu starke Taschenfaltenkontraktion ein Anzeichen einer hyperfunktionellen malregulativen Dysphonie sein .Um das Verständnis dieser stimmphysiologischen Zusammenhänge zu vertiefen, gibt diese Studie erste Einblicke in die in-vivo Geometrie des Transglottischen Raumes mit Hilfe neuester MRT-Verfahren. Material und MethodenMit der dreidimensionalen Zero-Echo-Time (ZTE) MRT-Aufnahmetechnik wurden dynamische Darstellungen einer Stimmlippenschwingung eines Probanden in 10 Bewegungsphasen erzeugt.Für die Messung phonierte eine im Estill Voice Training® (EVT) geschulte professionelle Sängerin (Mitautorin SR) auf dem Vokal [i:] bei einer konstant gehaltenen Grundfrequenz von 190Hz. Dabei wurde eine möglichst stabile, neutrale Vokaltrakteinstellung beibehalten. Im Sinne des Estill Voice-Modells variierte die Sängerin gezielt einzelne Komponenten der Stimmgebung wie folgt:Thick/Thin: Veränderung der intendierten medialen Dicke des Stimmlippenkörpers.Stiff: Phonatorische Konfiguration durch longitudinale Spannung und Dehnung der Stimmlippen, typischerweise assoziiert mit einer posterioren Glottislücke und variabler Behauchtheit.Thick & VenF retract/constrict: Kombination aus hoher medialer Stimmlippendicke und gezielter Ab- bzw. Adduktion der Taschenfalten (Ventricular Folds, VenF).Thick & AES: Kombination aus hoher medialer Dicke der Stimmlippen mit zusätzlicher Aktivierung des aryepiglottischen Sphinkters (AES).Atem- und Schluckbewegungen während der 5,3-minütigen Aufnahme wurden mittels eines Navigatorsignals erfasst, um Bewegungsartefakte nachträglich korrigieren zu können. Die daraus resultierenden MR-Daten der sechs untersuchten Stimmgebungsmechanismen wurden retrospektiv jeweils zehn Phasen eines Schwingungszyklus zugeordnet. Zur volumetrischen Analyse erfolgte eine Segmentierung in ITK-Snap anhand der Phase mit dem maximalen Stimmlippenkontakt. Anschließend wurde das Volumen gemäß anatomischer Kriterien unterteilt und vermessen (vgl. Abbildung2 ).Ergebnisse und DiskussionDie volumetrische Analyse zeigt eine nahezu zweifache Vergrößerung des TR beim Vergleich der Mechanismen „thick“ und „thin“. Obwohl hierbei lediglich die Variation der Stimmlippendicken intendiert war, lässt sich neben einer Öffnung des Sacculus laryngis auch eine erweiterte Abduktion der VenF beobachten. Eine vergleichbare Größenzunahme des SM zeigte sich ebenfalls bei der Einstellung „stiff“, bei der ausschließlich die phonatorische Konfiguration wie oben beschreiben intendiert war. Hier wurde die größte Distanz zwischen den VenF aller untersuchten Stimmgebungsmechanismen gemessen (vgl. Abbildung 2 ).Auch unterschiedliche Adduktionsgrade der VenF führten zu signifikanten Konfigurationsänderungen: Ausgehend von „thick & retract“ reduzierte eine verstärkte Adduktion der Taschenfalten das Volumen des SM um 66%, sowie die maximale Distanz zwischen den VenF-Kanten um 57%. Zudem war bei „thick & constrict“ der supraglottale Raum stark verkleinert und ging mit dem geringsten subglottalen Durchmesser einher. Diese Befunde deuten auf eine mediale Engstellung der supraglottalen Strukturen hin, die die kraniale Auslenkung der Stimmlippen partiell behindern könnte.Eine intendierte Aktivierung des AES führt zu einer Reduktion des supraglottalen Volumens. Der SM bleibt dabei jedoch vergleichsweise unbeeinflusst und ähnelt der Konfiguration im Mechanismus „thick“. Dies könnte durch eine vorwiegend anterior-posteriore Engstellung bei gleichzeitig intendierter Abduktion der Taschenfalten bedingt sein.SchlussfolgerungenInsgesamt scheint die transglottale Konfiguration eine Rolle bei der Einstellung verschiedener Mechanismen der Stimmlippenvibration zu spielen. Es ist zu vermuten, dass die Konfiguration der VenF – und der davon abhängige SM – unabhängig vom Adduktionsgrad kranial sowie kaudal liegender Strukturen steuerbar ist. Inwieweit diese Einstellungen voneinander abhängig sind, muss durch weiterführende Messungen näher untersucht werden. Die Ergebnisse dieser Studie könnten zur Entwicklung präziserer Modelle beitragen, um den Einfluss der VenF auf die Stimmlippenschwingung gezielter zu analysieren und ein tieferes Verständnis entsprechender Pathologien zu ermöglichen. Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie e.V. (DGPP) 2023 S2k-Leitlinie Diagnostik und Therapie von Störungen der Stimmfunktion (Dysphonien Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie e.V. (DGPP), Hrsg. S2k-Leitlinie Diagnostik und Therapie von Störungen der Stimmfunktion (Dysphonien). 2023 [abgerufen 19. Sep 2024]. Verfügbar unter: https://register.awmf.org/de/leitlinien/detail/049-008 https://register.awmf.org/de/leitlinien/detail/049-008 Birk V Sutor A Döllinger M Bohr C Kniesburges S Acoustic Impact of Ventricular Folds on Phonation Studied in Ex Vivo Human Larynx Models 2016 Acta Acust United Acust 244-56 Birk V, Sutor A, Döllinger M, Bohr C, Kniesburges S. Acoustic Impact of Ventricular Folds on Phonation Studied in Ex Vivo Human Larynx Models. Acta Acust United Acust. 2016;102(2):244-56. DOI: 10.3813/AAA.918941 https://doi.org/10.3813/AAA.918941 Fischer JF Tadjalli Mehr K Traser L Richter B Bock M Isotropic 3D Sub-millimeter MRI of the Vocal Fold Oscillation with Sub-millisecond Temporal Resolution 2024 ISMRM Annual Meeting Proceedings Fischer JF, Tadjalli Mehr K, Traser L, Richter B, Bock M. Isotropic 3D Sub-millimeter MRI of the Vocal Fold Oscillation with Sub-millisecond Temporal Resolution. In: ISMRM Annual Meeting Proceedings. 2024. Fleischer M Rummel S Stritt F Fischer J Bock M Echternach M Richter B Traser L Voice efficiency for different voice qualities combining experimentally derived sound signals and numerical modeling of the vocal tract 2022 Front Physiol 1081622 Fleischer M, Rummel S, Stritt F, Fischer J, Bock M, Echternach M, Richter B, Traser L. Voice efficiency for different voice qualities combining experimentally derived sound signals and numerical modeling of the vocal tract. Front Physiol. 2022;13:1081622. DOI: 10.3389/fphys.2022.1081622 https://doi.org/10.3389/fphys.2022.1081622 Kniesburges S Birk V Lodermeyer A Schützenberger A Bohr C Becker S Effect of the ventricular folds in a synthetic larynx model 2017 J Biomech 128-33 Kniesburges S, Birk V, Lodermeyer A, Schützenberger A, Bohr C, Becker S. Effect of the ventricular folds in a synthetic larynx model. J Biomech. 2017;55:128-33. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2017.02.021 https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2017.02.021 Köberlein M Hünnemeyer P Burk F Burdumy M Richter B Echternach M Traser L Vocal Tract Configurations of Professional Operatic Singers During Sustained Phonation 2024 J Voice Köberlein M, Hünnemeyer P, Burk F, Burdumy M, Richter B, Echternach M, Traser L. Vocal Tract Configurations of Professional Operatic Singers During Sustained Phonation. J Voice. 2024 Dec 7.. DOI: 10.1016/j.jvoice.2024.11.023 https://doi.org/10.1016/j.jvoice.2024.11.023 Oren L Khosla S Farbos de Luzan C Gutmark E Effects of False Vocal Folds on Intraglottal Velocity Fields 2021 J Voice 695-702 Oren L, Khosla S, Farbos de Luzan C, Gutmark E. Effects of False Vocal Folds on Intraglottal Velocity Fields. J Voice. 2021 Sep;35(5):695-702. DOI: 10.1016/j.jvoice.2020.02.001 https://doi.org/10.1016/j.jvoice.2020.02.001 Sadeghi H Döllinger M Kaltenbacher M Kniesburges S Aerodynamic impact of the ventricular folds in computational larynx models 2019 J Acoust Soc Am 2376 Sadeghi H, Döllinger M, Kaltenbacher M, Kniesburges S. Aerodynamic impact of the ventricular folds in computational larynx models. J Acoust Soc Am. 2019 Apr;145(4):2376. DOI: 10.1121/1.5098775 https://doi.org/10.1121/1.5098775 Schünke M Schulte E Schumacher U Voll M Wesker K 2005 Prometheus. LernAtlas der Anatomie. Allgemeine Anatomie und Bewegungssystem Schünke M, Schulte E, Schumacher U, Voll M, Wesker K. Prometheus. LernAtlas der Anatomie. Allgemeine Anatomie und Bewegungssystem. Thieme; 2005. Steinhauer K McDonald Klimek M Estill J 2017 The Estill Voice Model: Theory & Translation Steinhauer K, McDonald Klimek M, Estill J. The Estill Voice Model: Theory & Translation. Estill Voice International; 2017. Yoshinaga T Zhang Z Effects of false vocal fold adduction and aryepiglottic sphincter narrowing on the voice source in a three-dimensional voice production model 2025 J Acoust Soc Am 2408-21 Yoshinaga T, Zhang Z. Effects of false vocal fold adduction and aryepiglottic sphincter narrowing on the voice source in a three-dimensional voice production model. J Acoust Soc Am. 2025;157(4):2408-21. DOI: 10.1121/10.0036359 https://doi.org/10.1121/10.0036359 Yushkevich PA Piven J Hazlett HC Smith RG Ho S Gee JC Gerig G User-guided 3D active contour segmentation of anatomical structures: Significantly improved efficiency and reliability 2006 NeuroImage 1116-28 Yushkevich PA, Piven J, Hazlett HC, Smith RG, Ho S, Gee JC, Gerig G. User-guided 3D active contour segmentation of anatomical structures: Significantly improved efficiency and reliability. NeuroImage. 2006;31(3):1116-28. DOI: 10.1016/J.NEUROIMAGE.2006.01.015 https://doi.org/10.1016/J.NEUROIMAGE.2006.01.015 0

1 1 Abbildung 1: Teilvolumina: Subglottaler Raum (SGR) in blau, Sinus Morgagni (SM) in grün, Supraglottaler Raum in rot. Beispielhaft für „thick“. A: midsagittal, B: midcoronar, C: 3D-Ansicht von schräg vorne. Zusätzlich sind folgende Maße eingezeichnet: 1 – Maximale Distanz der VenF, 2 – Maximale coronare Weite des SM, 3 – Maximale coronare Weite des SGR. Werte siehe Abbildung 2.

2 2 Abbildung 2: 3D-Ansicht der SM aller Stimmgebungsmechanismen (alle Maße in mm, Definition s. Abbildung 1)

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