发声引起的声带组织失水在发声疲劳产生中的生物物理机制

基本信息
批准号:11874049
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:吴亮
学科分类:
依托单位:西安交通大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:肖科,董伟,葛正同,桑宇超,侯瑾,高圆,谭丹,刘含
关键词:
声带振动模型多孔介质弹性力学发声疲劳超声成像声带组织失水
结项摘要

Vocal fold dehydration is considered a major mechanism of earlier voice disorders, such as vocal fatigue. However, the dehydration conditions in previous studies were not induced by vocal fold vibration, indicating no direct result and no clear interpretation on the mechanism of vocal fatigue caused by phonation-related vocal fold dehydration. This project is about to investigate the vibration-induced vocal fold dehydration and its counteractive effects on vocal fold vibration and phonation, including: 1) Simulation of the vocal fold dehydration using a biphasic vocal fold computational model based on the poroelasticity theory; 2) Observation and measurement of cellular structure, mechanical properties, and vibration modes of dehydrated vocal fold tissue based on physical vocal fold models and excised canine larynx model; 3) Clinical research on the vocal fatigue caused by vocal fold dehydration through in vivo experiments. The purpose of this study is to clarify the interaction between and among phonation, tissue structure and mechanical properties, and vocal function, thereby further clearing the relationship between vocal loading and vocal fatigue. In addition, based on the development of clinical experimental technology using ultrasound imaging, this work will provide theoretical and technical supports for the earlier prevention, diagnosis, and treatment of vocal fatigue and other voice disorders.

声带组织失水是发声疲劳等早期嗓音疾病产生的重要机制,然而已有研究中缺少基于实际发声条件和过程的直接结果,无法澄清声带振动引起的组织失水诱发发声疲劳的生物物理机制。本项目拟从理论和实验两方面针对发声引起的声带组织失水过程及其对声带振动特性和发声功能的潜在影响进行研究,具体包括:1)基于多孔介质弹性力学理论的固-液双相声带振动模型建立和声带组织失水过程仿真;2)基于物理模型和离体动物模型的失水声带组织细胞结构、力学性质与振动特性分析;3)声带组织振动失水机制的在体临床发声疲劳实验研究等。该项目旨在揭示发声过程、声带组织结构与力学特性、以及发声功能之间的相互作用和影响,从而澄清用嗓负担与发声疲劳产生的相互关系,并通过发展基于高帧率超声成像的在体实验研究技术方法,为发声疲劳等嗓音疾病的早期预防、诊断和治疗提供理论和技术支持。

项目摘要

发声疲劳是发声功能降低的早期表现,处理不当就会发展为严重的嗓音疾病,然而,目前对发声疲劳产生的生理机制和定量特征还缺乏深入研究,使得临床上难以进行有效的早期诊断和干预。本项目选择以声带振动引起组织失水机制为切入点,从理论和实验两方面对发声疲劳生理机制和声带振动特征进行研究,取得了重要进展和结果。.首先,基于影像学重建技术和多孔弹性理论建立了双相介质的声带振动理论模型,计算和分析了声带振动过程中声带组织中水分的运动和流失情况,以及对发声功能和语音特征的影响。该研究理论上证明发声过程引起的声带组织失水足够引起声带组织力学特征和肌肉功能的显著改变,从而引起发声功能降低和语音特征改变。.其次,基于高帧率超声和机械波理论开发了声带振动特征测量方法,并结合传统临床发声功能检测技术,进行了在体发声疲劳实验,研究了发声疲劳的临床定量特征。该研究发现,由于发声功能的补偿机制,早期发声疲劳条件下声带振动特征和语音特征都难以准确反映真实的声带疲劳程度,而神经肌肉控制往往与发声补偿相关,因此,神经肌肉功能评价有可能对早期发声疲劳诊断提供有效依据。.综上所述,本项目在发声疲劳的声带组织失水机制和早期发声疲劳临床特征开展了大量基础理论和实验研究,对进一步解释发声疲劳的产生机制和发展有效的临床诊断方法提供了新思路和新方法。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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