Zusammenfassung
Hintergrund
Der Einfluss funktioneller Phonationsverdickungen auf das Schwingungsverhalten der Stimmlippen bei stimmlich herausfordernden Aufgaben ist noch nicht im Detail verstanden.
Material und Methoden
In dieser Studie wurden Glissandi von 220 bis 440 Hz und von 440 bis 880 Hz auf dem Vokal [a:] bei je 4 professionellen Sängerinnen zum einen ohne organischen Befund und ohne Dysphonie (Gruppe A), zum anderen mit funktionellen Phonationsverdickungen (Gruppe B) und zum Dritten mit organischer Dysphonie (Gruppe C) mittels Hochgeschwindigkeitsendoskopie („high speed digital imaging“, HSDI, 20.000 Bilder/s), akustischen und elektroglottographischen (EGG-)Signalen untersucht. Anhand der EGG-Stichprobenentropie („sample entropy“) wurden Zeitfenster zur Analyse von Registerübergangsphänomen gebildet. Ferner wurden alle Stimmsignale („glottal area waveform“, GAW; akustisches und EGG-Signal) einer perzeptiven Bewertung hinsichtlich der Wahrnehmbarkeit von Registrierungsvorgängen unterzogen.
Ergebnisse
Die absolute „sample entropy“ zeigte Maxima in Grundfrequenzbereichen, in denen typischerweise Registerübergänge zu finden sind. Gruppe B unterschied sich weder im Rating noch in den Werten der „sample entropy“ deutlich von Gruppe A. Die absoluten Werte der „sample entropy“ lagen für die Gruppe C nur für das untere Glissando oberhalb der beiden anderen Gruppen. Die größeren Irregularitäten der Stimmlippenschwingungen waren in dieser Gruppe jedoch im oberen Glissando zu beobachten.
Schlussfolgerung
Funktionelle Phonationsverdickungen wirken sich nicht negativ in Hinblick auf die Biomechanik in stimmtechnisch herausfordernden Bereichen wie Registerübergängen aus. Die Verwendung der „sample entropy“ als Kriterium zur Detektion von Registerübergängen ist vielversprechend, bedarf jedoch weiterer Validierung.
Abstract
Background
The influence of functional mass lesions on vocal fold oscillation patterns in vocally challenging tasks is not yet understood in detail.
Materials und methods
Glissandi on the vowel [a:] from 220 to 440 Hz and 440 to 880 Hz were analyzed in three groups of four professional female singers: without a mass lesion or dysphony (group A), with a functional mass lesion (swellings without a great impact on oscillation patterns during stroboscopy; group B), and with organic dysphony (group C). High-speed digital imaging (HSDI; 20,000 fps), and acoustic and electroglottographic (EGG) signals were used for analysis. Based on the EGG sample entropy, time windows for analysis of register transition phenomena were constructed. The voice signals (glottal area waveform, GAW; acoustic and EGG signals) were perceptually rated in terms of the noticeability of registration events.
Results
The absolute sample entropy revealed maxima in fundamental frequency regions where register transitions typically occur. Groups A and B could be distinguished neither by perceptual rating nor based on sample entropy values. In comparison to the other two groups, the absolute sample entropy values of group C were greater in the lower glissando. However, the larger vocal fold oscillatory irregularities were observable for the upper glissando in this group.
Conclusion
Functional mass lesions do not influence biomechanics adversely in vocally challenging tasks such as register transitions. The use of sample entropy as a criterion for detection of register transitions is promising, but needs further validation.
Literatur
Bruton A, Conway J, Holgate ST (2000) Reliability: What is it and how is it measured? Physiotherapy 86:94–99
Bunch M, Chapman J (2000) Taxonomy of singers used as subjects in scientific research. J Voice 14:363–369
Echternach M (2010) Untersuchungen zu Registerübergängen bei männlichen Stimmen. Projektverlag, Bochum
Echternach M, Arndt S, Zander M, Richter B (2009) Stimmdiagnostik bei professionellen Sängerinnen – Anwendung des Protokolls der Europäischen Laryngologischen Gesellschaft (ELS). HNO 57:266–272
Echternach M, Burk F, Burdumy M, Herbst CT, Köberlein M, Döllinger M, Richter B (2017) The influence of vocal fold mass lesions on the passaggio region of professional singers. Laryngoscope 127:1392–1401
Echternach M, Burk F, Köberlein M, Herbst CT, Döllinger M, Burdumy M, Richter B (2017) Oscillatory characteristics of the vocal folds across the tenor passaggio. J Voice 32(381):385.e5–381.e14
Echternach M, Burk F, Köberlein M, Selamtzis A, Döllinger M, Burdumy M, Richter B, Herbst CT (2017) Laryngeal evidence for the first and second passaggio in professionally trained sopranos. PLoS ONE 12:e175865
Echternach M, Dippold S, Sundberg J, Arndt S, Zander M, Richter B (2010) High-speed imaging and electroglottography measurements of the open quotient in untrained male voices’ register transitions. J Voice 24:644–650
Garnier M, Henrich N, Crevier-Buchman L, Vincent C, Smith J, Wolfe J (2012) Glottal behavior in the high soprano range and the transition to the whistle register. J Acoust Soc Am 131:951–962
Henrich N (2006) Mirroring the voice from Garcia to the present day: some insights into singing voice registers. Logoped Phoniatr Vocol 31:3–14
Herbst CT, Fitch WT, Svec JG (2010) Electroglottographic wavegrams: a technique for visualizing vocal fold dynamics noninvasively. J Acoust Soc Am 128:3070–3078
Herbst CT, Lohscheller J, Svec JG, Henrich N, Weissengruber G, Fitch WT (2014) Glottal opening and closing events investigated by electroglottography and super-high-speed video recordings. J Exp Biol 217:955–963
Howard DM (1995) Variation of electrolaryngographically derived closed quotient for trained and untrained adult female singers. J Voice 9:163–172
Lohscheller J, Eysholdt U (2008) Phonovibrogram visualization of entire vocal fold dynamics. Laryngoscope 118:753–758
Lorenz A, Kleber B, Büttner M, Fuchs M, Mürbe D, Richter B, Sandel M, Nawka T (2013) Validierung des Singing Voice Handicap Index in der deutschen Fassung. HNO 61:699–706
Miller DG (2000) Registers in singing: empirical and systematic studies in the theory of the singing voice. University of Groningen, Groningen
Nadoleczny M (1923) Untersuchungen über den Kunstgesang. Springer, Berlin
Nawka T (2012) Selbstbewertung der Stimmqualität. In: Seidner W, Nawka T (Hrsg) Handreichungen zur Stimmdiagnostik. **on, Berlin, S 21–28
Rubin HJ, Hirt CC (1960) The falsetto. a high speed cinematographic study. Laryngoscope 70:1305–1324
Seidner W, Wendler J (2004) Die Sängerstimme. Henschel, Berlin
Selamtzis A, Ternström S (2014) Analysis of vibratory states in phonation using spectral features of the electroglottographic signal. J Acoust Soc Am 136:2773–2783
Sundberg J (2009) Articulatory configuration and pitch in a classically trained soprano singer. J Voice 23:546–551
Sundberg J (1997) Die Wissenschaft von der Singstimme. Orpheus, Bonn
Sundberg J, Kullberg A (1999) Voice source studies of register differences in untrained female singing. Logoped Phoniatr Vocol 24:76–83
Svec JG, Schutte HK, Miller DG (1999) On pitch jumps between chest and falsetto registers in voice: data from living and excised human larynges. J Acoust Soc Am 106:1523–1531
Svec JG, Sundberg J, Hertegard S (2008) Three registers in an untrained female singer analyzed by videokymography, strobolaryngoscopy and sound spectrography. J Acoust Soc Am 123:347–353
Titze IR (1994) Principles of voice production. Prentice Hall, Englewood Cliffs
Wuyts FL, de Bodt MS, Molenberghs G, Remacle M, Heylen L, Millet B, Van LK, Raes J, van de Heyning PH (2000) The dysphonia severity index: an objective measure of vocal quality based on a multiparameter approach. J Speech Lang Hear Res 43:796–809
Yentes JM, Hunt N, Schmid KK, Kaipust JP, McGrath D, Stergiou N (2013) The appropriate use of approximate entropy and sample entropy with short data sets. Ann Biomed Eng 41:349–365
Danksagung
Die Autoren danken Herrn Dr. Manfred Nusseck für die statistische Unterstützung bei dieser Arbeit.
Förderung
M. Echternach, B. Richter und M. Döllinger wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt: DFG (Ec 409/1-2): Prof. Dr. Matthias Echternach; DFG (Ri1050/4-3): Prof. Dr. Bernhard Richter; DFG (Dö = 1247/8-1, No 323308998): Prof. Dr. Michael Döllinger.
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Interessenkonflikt
M. Echternach, F. Burk, F. Rose, C. T. Herbst, M. Burdumy, M. Döllinger und B. Richter geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Die Studie wurde mit Zustimmung der lokalen Ethikkommission (380/12) durchgeführt.
Additional information
Teile dieser Arbeit sind Bestandteil der Inauguraldissertation von Herrn Florian Rose an der Universität Freiburg.
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Echternach, M., Burk, F., Rose, F. et al. Auswirkungen von Phonationsverdickungen bei professionellen Sängerinnen. HNO 66, 308–320 (2018). https://doi.org/10.1007/s00106-017-0447-4
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DOI: https://doi.org/10.1007/s00106-017-0447-4