Оценка скорости движения голосовых складок с помощью дуплексного допплеровского сканирования

Изучение фонации в настоящее время проводится с помощью субъективных и объективных методов исследования. Голос характеризуется высотой, громкостью или силой, тоновым диапазоном, окраской и тембром [1, 2]. Из субъективных методов исследования звучности голоса известны различные шкалы и карты [1]. Они дают возможность оценить качество голоса, но зависят как от обследуемого, так и от квалификации исследователя.

Из объективных методов исследования «золотым стандартом» является эндоскопия гортани, включающая непрямую ларингоскопию, фибро- или ригидную ларингоскопию. Использование видеокамеры при этом повышает качество оценки изображения благодаря возможности «покадровой эндоскопии» [3]. Стробоскопия позволяет получить сведения о характере вибрации и смыкания голосовых складок. Необходимое условие для ее проведения — качественная и длительная фонация [4]. При этом количественно можно измерить частоту голоса, а скорость и амплитуду колебаний складок — качественно [5]. Высокоскоростная съемка гортани, несмотря на свою высокую информативность в отношении количественного анализа вибраторного цикла голосовых складок, не нашла еще широкого применения [6]. Объективизирует параметры фонации акустический анализ голоса [7, 8]. При этом на амплитуду и высоту голоса влияют тип микрофона и его размещение. Параметры речи можно изучать с помощью математических методов [9]. Пока они не внедрены в клиническую практику.

Объективным методом диагностики голосовой функции является электроглоттография [10]. Она позволяет количественно исследовать процесс смыкания голосовых складок при помощи измерения сопротивления токов ультравысокой частоты, подаваемых на гортань, но зависит от изменений в жировой ткани шеи, сокращения мышц, сужения и расширения сосудов, размещения электродов, что может привести к ошибкам в измерении.

В отличие от эндоскопических методов исследования ультразвуковое сканирование гортани (УЗС), производимое снаружи, неинвазивно, безболезненно, доступно пациентам почти во всех амбулаторно-поликлинических учреждениях. УЗС в режиме реального времени позволяет выявлять объемные образования голосовых складок (опухоли) у детей в виде эхогенных образований, нарушение подвижности складок, но просвет голосовой щели в норме не визуализируется, голосовые складки определяются как гипоэхогенные структуры [11—13]. Ультразвуковая допплерография (УЗДГ) используется чаще для исследования кровотока в сосудистом русле. Существует несколько основных режимов допплерографии: постоянноволновой (CW) и импульсный (PW), а также цветовое допплеровское картирование и дуплексное допплеровское сканирование [14]. В постоянноволновом режиме движение регистрируется на всю глубину проникновения ультразвуковой волны, в импульсном — на заданном с помощью курсора расстоянии от датчика. Цветовое допплеровское картирование отображает распределение и направление движения потоков в двухмерном изображении, при этом различные скорости кодируются различным цветом. Более информативными являются комбинации различных методов, к ним относят дуплексное сканирование, представляющее собой сочетание допплеровского ультразвукового сканирования с традиционным ультразвуковым исследованием в B-режиме [14]. Противопоказаний к его проведению нет. Оно широко используется для оценки сосудов головы и шеи, безболезненно для пациента. Комбинация В-режима с допплерографией в режиме цветового картирования позволяла лучше выявлять рубцовые сужения дыхательных путей в передних отделах и нарушение подвижности складок благодаря их окрашиванию движущимся воздухом при дыхании и фонации [15, 16]. С помощью допплерографии гортани смогли определить механизм фонации при вокализации на частоте 4 кГц [17]. УЗДГ, основанная на регистрации сдвига частоты сигнала, получающегося при взаимодействии с движущимися структурами, позволяет измерить скорость колебаний голосовых складок. При этом измеряется не абсолютная скорость движения голосовых складок, а результат сдвига частот. Первые такие попытки были проведены в 1968 г. F. Minifie и соавт., J. Beach и C. Kelsey [18, 19]. Проведя серию экспериментов на препаратах гортани и фантоме, исследователи обнаружили, что у людей результаты таких измерений не всегда совпадали с данными одновременно снимаемого при ларингоскопии высокоскоростного фильма. Эти неудачи были объяснены тем, что in vivo во время фонации складки совершают комплексные движения в трех плоскостях. В дальнейшем с помощью допплеровских ультразвуковых исследований лучше выявляли параличи гортани, чем при обычном сканировании [20], измеряли скорость движения голосовых складок при дыхании у собак — этот показатель был меньше 0,1 м/с [21]. У здоровых людей скорость колебаний голосовых складок во время фонации при исследовании допплером составила от 2,1 до 10 м/с у мужчин при пении на частотах от 85 до 310 Гц и 5— 6,5 м/с у женщин — при частоте голоса от 180 до 480 Гц [22]. Другое исследование выявило значительно меньшую скорость голосовой складки во время фонации звука частотой 98±12 Гц и громкостью 55—65 дБ у 10 здоровых мужчин — 68±10 см/с [23]. При удобной высоте пения скорость движения здоровых голосовых складок была в пределах 65—140 см/с, во время дыхания 8—17 см/с, при парезе гортани — до 30 см/с [24]. Использование УЗДГ позволяет количественно оценивать параметры фонационной функции гортани, но величины этих показателей не идентичны у разных исследователей. Цель нашего исследования: с помощью ультразвукового дуплексного сканирования определить скорость движения голосовых складок у здоровых людей при дыхании, разговоре и фонации, а также ее зависимость от высоты и громкости фонируемого звука.

Пациенты и методы

Проведено дуплексное сканирование гортани в поперечном направлении у 20 здоровых добровольцев, обучавшихся пению (медиана возраста 22 года, женского пола — 18, мужского — 2) на аппаратах Aloka SSD 1700 и Logic7 датчиком линейного сканирования частотой 10 МГц. Всем обследуемым проводили непрямую ларингоскопию для исключения патологии гортани, затем ультразвуковое исследование гортани в поперечной плоскости, устанавливая датчик в области нижней трети щитовидного хряща соответственно проекции голосовых складок (рис. 1),

Рис. 1. Расположение датчика на шее обследуемого.

или косо-поперечно, передвигая датчик на боковую поверхность гортани (рис. 2, б).

Рис. 2. Дуплексное сканирование гортани. Измерение скорости движения голосовой складки при фонации и дыхании. а — сонограмма; б — схема расположения курсора в гортани.

Обследуемый при этом находился в положении сидя и мог наблюдать изображение на экране прибора. В В-режиме визуализировали движение голосовых складок при спокойном дыхании или при фонации гласных звуков. После этого включали импульсно-волновой (PW) режим и устанавливали курсор в задних отделах одной из голосовых складок. На развертке появлялся сигнал движения зондируемых структур на заданной глубине в виде пилообразной кривой определенной амплитуды. Эта амплитуда соответствовала скорости движения складок. Ее измеряли с помощью линейки прибора в см/с сначала при спокойном дыхании, затем при произнесении разных слов, потом при фонации звуков «а», «и», «э» на разной высоте (от низкого до высокого, которые мог спеть обследуемый) и при разной громкости от тихого до громкого (от 28 до 60 дБ). Подобным образом проводили исследование для другой голосовой складки в такой же последовательности. Каждого добровольца просили петь на всем диапазоне его голоса с интервалом в 3—5 тонов. Высоту фонируемого тона определяли по фортепиано, переводя ноты в герцы по таблице W. Westphal (цит. по Д.К. Вильсону, 1990 [1]), громкость — с помощью шумомера в дБ (Sound Meter в приложении iPhone 6.0). Рассчитывали коэффициент ранговой корреляции Спирмена между громкостью и высотой фонируемого тона с одной стороны и скоростью движения голосовой складки с другой стороны при помощи программы Statistica 7.0. При подсчете корреляции учитывали только значимые показатели при р<0,05.

Результаты и обсуждение

При спокойном дыхании во время вдоха определялись движения голосовых складок в виде равномерных пилообразных сигналов со скоростью 5—16 см/с у всех обследуемых, пауза между дыхательными движениями не давала никаких сигналов на экране прибора. При произнесении слов сигнал давали только гласные и звонкие согласные звуки. Длительность произнесения гласных звуков отображалась на приборе пилообразным сигналом (см. рис. 2), который можно было измерить в секундах. При разговоре и пении звуков разной высоты (от низкого до высокого) и громкости (от 28 до 60 дБ) скорость движения голосовых складок колебалась от 9 до 110 см/с. Во время фонации низких тонов она была 50—110 см/с, при фонации высоких звуков снижалась до 15—50 см/с. Амплитуда полученного сигнала прямо пропорционально увеличивалась с громкостью фонируемого тона (рис. 3).

Рис. 3. Дуплексное сканирование гортани. Изменение скорости движения складок при фонации от тихого к громкому звуку.

Протокол исследования каждого пациента сохраняли в виде таблицы (табл. 1).

Таблица 1. Протокол измерения параметров голоса у пациента Ч. во время фонации

Затем эту таблицу заносили в программу Statistica 7.0. Коэффициенты корреляции Спирмена между высотой и громкостью голоса, а также скоростью движения голосовых складок одного из обследуемых представлены в табл. 2.

Таблица 2. Корреляция Спирмена между частотой, громкостью голоса и скоростью движения голосовых складок пациента Ч. во время фонации Примечание. * — достоверные корреляции.

У всех 20 добровольцев они были в среднем 0,9±0,1 и 0,7±0,1 при p<0,05. Прибор позволял измерить длительность фонации. По увеличению амплитуды пилообразного сигнала на экране сразу можно было увидеть повышение скорости движения складок. Наши данные в цифровом выражении соответствуют исследованиям T. Hsiao и соавт., получивших величину 68±10 см/с [23]. В наших исследованиях приняли участие только 2 пациента мужского пола. У них были определенные трудности при прикладывании датчика к передней поверхности шеи из-за выступающего угла щитовидного хряща, но сканирование через пластину щитовидного хряща в косо-поперечном направлении позволяло плотно прижать датчик и определить колебания складок. У этих же пациентов в щитовидном хряще выявлялись единичные эхогенные образования, дающие акустическую тень, по-видимому, ядра окостенения в хряще. На получение информации о колебании голосовых складок это не влияло. У обследуемых женского пола таких проблем не было.

1. Дуплексное допплеровское сканирование гортани позволяет измерить скорость движений голосовых складок при дыхании, разговоре и фонации.

2. Скорость движения здоровых голосовых складок увеличивается с повышением громкости фонируемого звука и снижается с повышением высоты. Проведение подобных измерений может быть полезно для раннего выявления нарушений подвижности складок.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

The author declare no conflicts of interest.

Сведения об авторах

Субботина М.В. — e-mail: lor-igmu@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-3663-3577

Автор, ответственный за переписку: Субботина М.В. — e-mail: lor-igmu@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-3663-3577

Субботина М.В. Оценка скорости движения голосовых складок с помощью дуплексного допплеровского сканирования. Вестник оториноларингологии. 2019;84(5):38-43. https://doi.org/10.17116/otorino201984051