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Feb 15, 2024

성대 내측 표면 3D 재구성 접근법의 검증 및 향상

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 10705(2023) 이 기사 인용 292 액세스 1 Altmetric Metrics 세부 정보 후두 연구에서 수직 성대 진동 구성 요소를 연구하는 것은

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 10705(2023) 이 기사 인용

292 액세스

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

후두 연구에서 수직 성대 진동 구성 요소에 대한 연구는 종종 무시됩니다. 그러나 성대 진동은 본질적으로 3차원 과정입니다. 과거에 우리는 완전한 3차원 성대 진동을 재구성하기 위한 생체 내 실험 프로토콜을 개발했습니다. 본 연구의 목표는 이 3D 재구성 방법을 검증하는 것입니다. 우리는 성대 내측 표면 진동의 3D 재구성을 위해 고속 비디오 녹화와 직각 프리즘을 사용하여 생체 내 송곳니 반후두 설정을 제시합니다. 3D 표면은 프리즘이 제공하는 분할 이미지로부터 재구성됩니다. 검증을 위해 프리즘에서 최대 15mm 떨어진 곳에 위치한 물체에 대해 재구성 오류를 계산했습니다. 카메라 각도, 보정된 볼륨 변경 및 보정 오류의 영향이 결정되었습니다. 전체 평균 3D 재구성 오류는 낮으며 프리즘으로부터 5mm 거리에서 0.12mm를 초과하지 않습니다. 카메라 각도의 중간(5°) 및 큰(10°) 편차의 영향으로 오류가 각각 0.16mm 및 0.17mm로 약간 증가했습니다. 이 절차는 교정 볼륨의 변화와 작은 교정 오류에 대해 강력합니다. 이로 인해 이 3D 재구성 접근 방식은 접근 가능하고 움직이는 조직 표면을 재구성하는 데 유용한 도구가 됩니다.

들을 수 있는 인간의 목소리는 폐에서 상승하는 공기 흐름이 성대를 진동으로 자극하여 후두에서 생성되며, 이는 다시 공기 흐름을 음파로 변조하여 목소리의 기본 주파수를 생성합니다1. 이러한 음성 생성 과정은 대략적으로는 쉽게 설명할 수 있지만 다양한 방식으로 조절될 수 있고 신경근 자극 수준, 조직 탄력성, 성문하 압력 등과 같은 다양한 요인에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에 많은 복잡성을 가지고 있습니다.2 삼. 음성 생성 제어를 더 잘 이해하려면 후두 신경 활성화, 흐름 및 압력 변화 또는 생성된 음향 신호와 같은 많은 입력 및 출력 신호에 관심이 있습니다. 이 복잡한 프로세스를 더 잘 이해하려면 이상적으로는 모든 관련 요소를 동시에 제어하거나 최소한 캡처할 수 있고 더 이상의 교란 요소를 도입하지 않는 강력한 알고리즘을 사용하는 실험 설정이 필요합니다.

성대 주름은 기도를 수축시키는 후두의 두 반대 구조입니다. 후두를 가로질러 전후 방향으로 뻗어 있으며 후두에 있는 다양한 연골의 움직임에 따라 정확한 자세가 조정되어 발성을 위해 근접하게 됩니다4. 폐에서 올라오는 기류에 의해 움직이기 때문에 목소리의 음원인 지속 모음 발성 동안 여성의 경우 평균 235Hz, 남성의 경우 134Hz로 진동합니다5. 이 음원은 성도의 음향 공명에 의해 추가로 변조되어 음성을 생성합니다4.

건강한 목소리는 일반적으로 매 주기마다 완전히 또는 거의 완전히 닫히는 성대 주름의 주기적인 좌우 대칭 진동이 특징입니다6,7,8. 대조적으로, 발성 질환은 종종 성대 주름의 비주기적 또는 비대칭 진동과 발성 중 불완전한 성문 폐쇄를 특징으로 합니다9,10,11. 각각 성문 개방 영역 파형의 개방, 폐쇄 및 폐쇄 단계의 지속 시간 및 비율과 같은 성대 진동의 특성을 포착하려고 시도하는 다양한 측정 방법이 사용됩니다.

성대의 내측 표면(즉, 진동 중에 성대가 만나는 표면)은 음향에 영향을 미치는 중요한 진동 영역이므로13 특별한 관심을 끌고 있습니다. 성대는 이 표면을 따라 모든 곳에서 단순히 동시에 닫히는 것이 아니라 아래쪽에서 위쪽으로 닫혔다가 같은 방식으로 열리는 패턴을 나타냅니다. 후두 근육 활성화에 의해 제어되는 이 패턴의 변화는 결과적인 음향 신호에 큰 영향을 미칠 수 있습니다13,14.