Die Randkantenverschiebung der Stimmlippen bei der Phonation

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Döllinger
• Fachliche Zuordnung: Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Phoniatrie und Audiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550310205

Die Randkantenverschiebung (englisch mucosal wave) der Stimmlippen ist ein ausschlaggebender Faktor für eine physiologische Phonation oder Stimmgebung. In diesem Projekt werden mittels exzidierter Kehlköpfe und künstlichen Silikonstimmlippen Experimenten die Bewegungen der Randkantenverschiebung quantitativ erfasst. Basierend auf diesen Daten, werden kinematische Regeln abgeleitet, die es numerischen Stimmlippenmodellen erlaubt die Randkantenverschiebung zu simulieren. Diese erlauben dann die Simulation und Untersuchung der aeroakustischen Tonproduktion während der Stimmgebung. Weiterhin liefern Informationen aus den ex-vivo Kadavermodellen und in-vivo aufgenommene Daten die Grundlagen zur Optimierung der Geometrie- und Struktureigenschaften eines zu entwickelnden neuen synthetischen Stimmlippenmodells auf Basis einer eigelagerten Flüssigkeitsschicht. Ebenfalls werden, basierend auf diesen Daten, numerische Fluid-Struktur gekoppelte Modelle entwickelt werden um die Randkantenverschiebung zu simulieren. Die anschließende Simulation und Analyse der Randkantenverschiebung wird dazu beitragen die biomechanischen Prinzipien der Stimmlippenschwingungen zu verstehen und somit mittelfristig auch dazu beitragen die Diagnose und Therapie bei Stimmerkrankungen signifikant zu verbessern. Im DFG geförderten Teilprojekt werden bisher noch nicht durchgeführte ex-vivo Kadaver Kehlkopfexperimente vorgenommen welche einen künstlichen Vokaltrakt beinhalten. Bei den Experimenten werden alle Teile der Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion (FSAI) aufgezeichnet, die zum Phonationsprozess beitragen: zeitlich aufgelöste sub- und supraglottale Druckverteilungen, mediale und obere Randkantenverschiebung, Strömungsfeld und Akustik. Das Hauptziel des Projekts ist die Erforschung des physikalischen Hintergrunds und der Prinzipien der Randkantenverschiebung der Stimmlippen und deren Einfluss auf die Stimmlippenschwingungen und somit auf die Qualität des menschlichen Stimmsignals. Hierzu werden synergetisch numerische Modelle mit experimentellen Daten kombiniert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich, Tschechische Republik
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Kooperationspartner: Professor Jaromir Horacek, Ph.D.; Professor Dr. Manfred Kaltenbacher; Professor Petr Svacek, Ph.D.; Professor Jan Svec, Ph.D.