Artikel
Dynamische 3D-Parameter aus In-vivo-Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit Laserprojektion
Suche in Medline nach
Autoren
Veröffentlicht: | 8. September 2016 |
---|
Gliederung
Zusammenfassung
Hintergrund: Eine Links-Rechts-Asymmetrie in der Stimmlippenbewegung ist für viele Krankheitsbilder charakteristisch. Diese Asymmetrie beschränkt sich allerdings nicht zwangsläufig auf die transversal-longitudinale Ebene, die durch konventionelle Videolaryngoskopie abgebildet werden kann. Durch Laser-Video-Laryngoskopie kann neuerdings auch eine Asymmetrie der vertikalen Komponente berücksichtigt werden.
Um den tatsächlichen Einfluss der zusätzlichen, vertikalen Komponente beurteilen zu können, müssen die etablierten 2D-Parameter an die neuen Möglichkeiten der 3D-Bildgebung angepasst werden. Insbesondere für die Erkennung und Quantifizierung von funktionellen Dysphonien ohne strukturelle und neurologische Veränderungen müssen geeignete 3D-Parameter gefunden werden.
Material und Methoden: Mit Hilfe von Stereotriangulation ist es möglich die 3D-Koordinaten der Stimmlippenoberfläche aus 2D-Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit einer Laserprojektion zu rekonstruieren. Ein Nd:YAG-Laser (532 nm) ist an eine miniaturisierte Projektionseinheit angeschlossen, die ein reguläres Lasergitter erzeugt und an einem starren Larnygoskop befestigt ist. Die Stimmlippenschwingungen und das darauf projizierte Lasergitter (18x18 Punkte) werden mit einer Hochgeschwindigkeitskamera bei 4.000 Bildern/Sek aufgenommen.
Im Rahmen einer vorläufigen Studie wurden Aufnahmen von je fünf gesunden Frauen und Männern (25–55 Jahre) bei einer gehaltenen Phonation des Vokals /i/ gemacht. An verschiedenen Positionen entlang der longitudinalen Achse konnten dynamische 3D-Parameter wie maximale Amplitude und Geschwindigkeit in der vertikalen Komponente bestimmt werden.
Ergebnisse: Neben den rekonstruierten 3D-Stimmlippenoberflächen stellen wir räumlich und zeitlich aufgelöste, dynamische 3D-Parameter vor. Die vorgestellten Ergebnisse werden mit vorhandenen Studien im Hinblick auf unterschiedliche Messmethodik und Berechnung der 3D-Parameter verglichen.
Fazit: Die erhobenen Messwerte für Amplitude und Geschwindigkeit liegen innerhalb der Bandbreite, die man bei ähnlichen Versuchen in aktueller Literatur finden kann. Aufgrund der schwierigen Vergleichbarkeit sind umfassende Studien an gesunden und kranken Probanden nötig, um verlässliche Normwerte zu bestimmen.
Text
Hintergrund
Eine Links-Rechts-Asymmetrie in der Stimmlippenbewegung ist für viele Krankheitsbilder charakteristisch. Diese Asymmetrie beschränkt sich allerdings nicht zwangsläufig auf die transversal-longitudinale Ebene, die durch konventionelle Videolaryngoskopie abgebildet werden kann. Durch Laser-Video-Laryngoskopie kann neuerdings auch eine Asymmetrie der vertikalen Komponente berücksichtigt werden.
Um den tatsächlichen Einfluss der zusätzlichen, vertikalen Komponente beurteilen zu können, müssen die etablierten 2D-Parameter an die neuen Möglichkeiten der 3D-Bildgebung angepasst werden. Insbesondere für die Erkennung und Quantifizierung von funktionellen Dysphonien ohne strukturelle und neurologische Veränderungen müssen geeignete 3D-Parameter gefunden werden.
Material und Methoden
Mit Hilfe von Stereotriangulation ist es möglich die 3D-Koordinaten der Stimmlippenoberfläche aus 2D-Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit einer Laserprojektion zu rekonstruieren. Wie in Abbildung 1 [Abb. 1] zu sehen, wird ein Nd:YAG-Laser (532 nm) an eine miniaturisierte Projektionseinheit angeschlossen, die ein reguläres Lasergitter erzeugt und an einem starren Larnygoskop befestigt ist. Die Stimmlippenschwingungen und das darauf projizierte Lasergitter (18×18 Punkte) werden mit einer Hochgeschwindigkeitskamera bei 4.000 Bildern/Sek aufgenommen.
Im Rahmen einer vorläufigen Studie wurden Aufnahmen von je fünf gesunden Frauen und Männern (25–55 Jahre) bei einer gehaltenen Phonation des Vokals /i/ gemacht. An verschiedenen Positionen entlang der longitudinalen Achse konnten dynamische 3D-Parameter wie maximale Amplitude und Geschwindigkeit in der vertikalen Komponente bestimmt werden.
Ergebnisse und Diskussion
Neben den rekonstruierten 3D-Stimmlippenoberflächen stellen wir räumlich und zeitlich aufgelöste, dynamische 3D-Parameter vor. Dabei gibt es unterschiedliche Herangehensweisen zur Berechnung der Parameter, wie in Abbildung 2 [Abb. 2] und Abbildung 3 [Abb. 3] schematisch dargestellt wird. Die vorgestellten Ergebnisse werden mit vorhandenen Studien im Hinblick auf unterschiedliche Messmethodik und Berechnung der 3D-Parameter verglichen.
Fazit
Die erhobenen Messwerte für Amplitude und Geschwindigkeit liegen innerhalb der Bandbreite, die man bei ähnlichen Versuchen in aktueller Literatur finden kann. Aufgrund der schwierigen Vergleichbarkeit sind umfassende Studien an gesunden und kranken Probanden nötig, um verlässliche Normwerte zu bestimmen.