喉部分切除术后声带张力修复对发声生理影响的实验研究

It has been reported in the literature the ability of vocal vibration can be enhanced by maintaining the tension of the vocal fold. Our preliminary experiments by means of High-Speed Digital Imaging and three-dimensional finite element technology confirm that repairing the tension of the remaining vocal fold after the simulated operation with excised larynges can enhance the vocal vibration ability and improve the vocal fold stress distribution. This research project is going to analyze the vibratory ability ,phonatory chaos characteristic and vocal fold stress distribution of larynges which will be excised after healing from the surgery by the technology of High-Speed Digital Imaging combined with Videokymography, nonlinear acoustic analysis and three-dimensional finite element technology based on excised larynx experimental apparatus. The primary purpose of the project is to confirm that the vibratory ability of remaining vocal fold and restored tissue and the voice outcome after surgery can be enhanced by the technology of reconstruction of the vocal fold inherent tension and to clarify that the tension of the remaining vocal fold is the key points of the voice function after Frontolateral Partial Laryngectomy.

喉癌是最为常见的头颈部恶性肿瘤，其生存率呈下降趋势。有证据表明声带张力及应力分布是影响发声功能的重要因素。文献报道指出维持一定张力能提高声带的振动能力；预实验通过高速摄影和三维有限元技术证实，修复喉部分切除术后残存声带张力能够提高其振动基频同时改善其张力及应力分布。但术后声带张力及应力分布同实际发声功能的相关性尚未证实。本项目利用基于“吹鸣喉”实验平台的喉腔数字化高速摄影及非线性声学分析技术，对额侧位喉部分切除术后实验喉进行粘膜振动能力及发声混沌性测试；应用三维有限元技术对术后声带张力及应力分布进行评估。旨在明确额侧位喉部分切除手术后，残存声带振动时的各部位的张力和应力分布同术后发声功能存在相关性；阐明额侧位喉部分切除术后通过修复体修复喉腔前端，为残损声带提供前端附着点恢复其张力可以改善术后声门区应力状态。该理论研究可以指导临床上喉癌手术方式的革新。

本课题旨在“探索声带张力及应力分布对术后发声生理的影响机制，阐明额侧位喉部分切除术后通过修复体修复喉腔前端，为残损声带提供前端附着点恢复其张力可以改善术后声门区应力状态和应力分布，使术后发声功能得到改善”。.我们在研究工作中发现研究关键的切入点“改良现有的单侧声带三维有限元模型，建立残存声带及修复体振动模型，利用犬喉实体测量数据建立三维有限元模型，计算残存声带及修复体振动时各部位应力参数，分析应力分布”，这一实验的重要步骤面临两个主要问题：（1）.建立具有原始张力的声带三维有限元模型。（2）.模拟术后的张力变化现有三维模型缺乏喉腔骨架模型，难以进行有效模拟，需对整个喉腔进行模型的建立。因此研究主要围绕上述两个问题展开，取得成果如下。.1.通过用悬吊拉伸的方法将声带样本拉升至原有长度，通过拉伸所需要的砝码质量测量其固有张力。用上述实验资料完善声带三维有限元模型，将模型应用于喉部分切除术术后声带应力修复状态的评估。2.用MIMICS软件对喉腔CT扫描图像进行处理，取得喉腔的三维几何模型。用ABAQUS有限元软件对上述几何模型进行有限元网格划分得到喉腔三维有限元模型。将模型同喉镜下的实际观察图像进行对比，验证模型的可靠性。3.用MIMICS软件对喉软化症患儿CT图像进行处理进行三维模型重建。用Hypermesh软件进行有限元网格进行划分。利用Abaqus软件，赋予模型喉腔结构材料参数得到喉软化症喉腔三维有限元模型并进行力学分析，得到其von Mises应力分布参数。.本实验精确地测量出声带的固有应力。利用实验测得的声带固有应力完善声带振动的三维有限元模型用于声带应力分析具有实际应用价值，可以模拟出不同手术方式术后的声带应力状态。基于CT图像，构建喉腔有限元模型，喉腔骨架结构和软组织三维模型形态逼真，同喉镜检查图像一致性好。为进一步进行喉腔术后生物力学研究奠定基础。建婴幼儿喉软化症有限元模型，在模型上加载应力，分析模型峰值von Mises应力值可能可以用于喉软化症严重程度的评估。