Analyse und Modellierung der 3D-Stimmlippendynamik während der Phonation (APP)

• Applicant: Professor Dr. Ulrich Eysholdt
• Subject Area: Otolaryngology, Phoniatrics and Audiology
• Term: from 2007 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 35819142

Die Stimme ist das Trägersignal der gesprochenen menschlichen Sprache und entsteht primär im Kehlkopf, indem die Stimmlippen während der Exspiration in Schwingung versetzt werden. Die komplexen Bewegungsvorgänge sind bis jetzt noch wenig verstanden, weil es sich um ein System von mehrfach gekoppelten Masse- Feder-Dämpfungs-Einheiten handelt, das trotz deterministischer Bewegungsgleichungen eine nicht vorhersagbare nichtlineare Dynamik entwickelt. Einzige klinische Beobachtungsmöglichkeit der Stimmlippenschwingungen sind endoskopische Hochgeschwindigkeitsaufnahmen, mit denen bislang nur zweidimensionale horizontale Bewegungen untersucht werden konnten. In neueren experimentellen Studien ließen sich zusätzliche vertikale Bewegungskomponenten während der Phonation beobachten. Basierend hierauf wurden in der ersten Projektphase Methoden zur klinischen Analyse der 3D-Bewegungen der Stimmlippen entwickelt.In der neu beantragten Projektphase wird mit Hilfe dieser Methoden nach einem Zusammenhang zwischen laryngealer Schwingungsanregung („treibende Kräfte“), Stimmlippenschwingungen („Kollisionskräfte“) und den daraus resultierenden akustischen Signalen gesucht. Insbesondere wird der Einfluss supraglottaler Strukturen (Taschenfalten) auf die Glottis gemessen. Versuchsreihen an 40 exzidierten, humanen Kehlköpfen sind geplant. Die erhaltenen Parameterwerte werden mit statistischen Methoden und nichtlinearen Analyseverfahren aus dem Bereich des maschinellen Lernens ausgewertet.Die parametrisierbare Modellbeschreibung hat das Ziel, die Ursache-Wirkungskette von normaler und pathologischer Stimmgebung zu beschreiben. Zukünftig sollen diese Erkenntnisse die medizinisch-klinische Diagnostik sowohl unterstützen, als auch die Führung und Kontrolle konservativer bzw. chirurgischer Therapie ermöglichen.

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 894: Fundamental Flow Analysis of the Human Voice
• Participating Persons: Professor Dr.-Ing. Michael Döllinger; Professor Dr.-Ing. Jörg Lohscheller