Inversion pathologischer Stimmlippendynamik durch automatische Anpassung biomechanischer Modellsimulationen an Hochgeschwindigkeitsglottogramme

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Für die quantitative Bewertung der pathologischen Stimme ist die Messung und Analyse der Stimmlippenschwingungen von zentraler Bedeutung. Rauhigkeit, ein typisches Symptom des kranken Kehlkopfes, beruht auf irregulären, im Extremfall auf chaotischen Stimmlippenschwingungen. Um eine diagnostische Lücke zu schlißen, haben wir in einem vorhergehenden Projekt mit DFGMitteln ein neues Untersuchungsverfahren entwickelt, das auf simultaner Registrierung von Stimmsignal, Elektroglottogramm und digitalem Hochgeschwindigkeitsvideo der Stimmlippenschwingungen basiert, die sogenannte Hochgeschwindigkeitsglottographie (HGG). Der wohl größte Vorteil dieser Methode im Vergleich zu anderen Verfahren ist die Möglichkeit, mit computergestützter, wissensbasierter Bildanalyse metrische Bewegungskurven von transienten und aperiodischen Schwingungen sowohl der linken als auch der rechten Stimmlippe zu berechnen. Instabilitätsmechanismen des Stimmgenerators wurden mit DFG Mitteln (EY 15/4, 6, 8) exemplarisch in geeigneten biomechanischen Modellen der Stimmlippen untersucht. Es gelang mithilfe der Theorie nichtlinearer Systeme, die qualitativen Änderungen der Stimmlippendynamik eindeutig zu klassifizieren. Bisher wurde die Modellanpassung an experimentelle Zeitreihen durch den Untersucher bewerkstelligt. In dem neubeantragten Projekt wollen wir einen Algorithmus zur Inversion gemessener Stimmlippenschwingungen entwickeln. Bei Vorgabe geeigneter biomechanischer Modelle soll ein Rechner die automatische Anpassung der Modellparameter (Gewebsdämpfung, Muskelsteifigkeit, Stimmlippenmasse etc.) übernehmen, so daß experimentelle Zeitreihen und Modellsimulationen zur Deckung gebracht werden. Wir versprechen uns dadurch die Einführung einer neuen objektiven stimmdiagnostischen Skala, denn die Angabe der zentralen Paramter entspricht einer differenzierten, quantitativen Diagnose. Diese Skala soll später die Grundlage der Qualitätssicherung und -kontrolle bei der Stimmtherapie bilden.