Klassifizierung von Glottisdysfunktionen mit Hilfe der Elektroglottographie1

Folia P h o n i a t r 1989;41:43-48

Klassifizierung von Glottisdysfunktionen mit Hilfe der Elektroglottographie ¹

T. Hacki

Klinik u n d Poliklinik f ü r P h o n i a t r i e u n d Pädaudiologie (Prof.

E. Loebell),

Medizinische Hochschule H a n n o v e r , B R D

Der direkte Zusammenhang zwischen

d

en muskulären Spannungsverhältnissen im Bereich der Glottis und dem Zeitablauf der Stimmlippenschwingungen (Offenzeit, Schlusszeit) bzw. dem Offenquotient (OQ) hat uns zu systematischer Verwendung des elektroglottographischen OQ bei der Stimm- diagnostik veranlasst. Tarnöczy [1947, nach

R

ef- 1,2], Moore und von Leden [1958, nach

R

ef. 3] bestimmen den OQ der Glottis- schwingungsbewegung als das Verhältnis der Offenzeit (OZ) zu der gesamten Schwin- gungsperiode (T): OQ = OZ/T.

Durch die E i n f ü h r u n g einer Frequenzweiche in

d a* System d e r Elektroglottographie ( E G G ) stellen G e b e l l u n d Balk [1962, nach Ref. 4] die respiratori- schen u n d p h o n a t o r i s c h e n K u r v e n getrennt d a r u n d registrieren diese s i m u l t a n . 1968 empfiehlt Loebell

d i« e M e t h o d e der E G G zur Differenzierung funktio- neller D y s p h o n i e n [5]. Lecluse [6] schreibt in seiner Arbeit über die E G G , dass der elektroglottographi-

s c he O Q sowohl den Ä n d e r u n g e n der S t i m m f r e q u e n z

a.ls auch den Ä n d e r u n g e n d e r A m p l i t u d e folgt. Die Änderungen des O Q w ä h r e n d des P h o n i e r e n s eines Decrescendo u n d G l i s s a n d o bei s t i m m g e s u n d e n Frauen zeigen Kitzing u n d Sonnesson [7] mit der Fotoglottographie. Eine genaue Messung des elektro-

®j°ttographischen O Q erfolgt bei Lecluse [6] u n d bei

pedersen [8] mit Hilfe der synchronisierten Strobo-

s k oP i e u n d a n h a n d d e r Fotoglottographie bei Kitzing

"nd Löfquist [9], Gross [10] b e s t i m m t den O Q mit

" e der endoskopischen Larynxfotokymographie.

Der elektroglottographische OQ zeigt eine Korrelation mit dem tatsächlichen OQ, ist aber mit dem letzten nicht gleichzusetzen.

Die für die klinische Praxis konzipierten Elektroglottographen gestatten zwar keine exakte, aber eine für die unten beschriebene Methode ausreichend genaue OQ-Bestim- mung. Als Offenphase wird hier die positive Welle der EGG-Kurve angenommen (bei dem Schaltungsmodus: positive Ablenkung bei zunehmender Impedanz), die OZ wird also aus den Nullpunktdurchgängen der po- sitiven Welle berechnet. Die Nullinie wird elektrisch so bestimmt, dass die Flächen oberhalb und unterhalb der Nullinie bin- nen einer Schwingungsperiode gleich sind.

Das Verhältnis der Zeit der positiven Welle zur Schwingungsperiode entspricht einem

«Quasi-OQ» (QOQ).

Da wir bei unserem Verfahren nicht ein- zelne OQ, sondern die gesamte Breite, den Umfang der QOQ-Änderungen und deren Richtung auswerten, ist die Annäherung an den exakten OQ-Wert akzeptabel. (Die von uns gemessenen gemittelten QOQ-Grenz- werte bei Dysphonien mit Hypo- bzw. Hy- perfunktion im Glottisbereich entsprechen

' Vorgetragen auf d e m UEP-Kongress in Dresden, Oktober 1987.

Hacki

den von Gross [10] larynxfotokymogra- phisch gemessenen mittleren O Q bei hypo- bzw. hyperfunktionellen Stimmstörungen.)

Untersuchungsmethodik

Da der reale O Q sowie auch der glottographische O Q den Ä n d e r u n g e n der S t i m m h ö h e und auch der Lautstärke folgen, ist eine S t a n d a r d i s i e r u n g der U n - tersuchung unumgänglich. Von den Patienten werden Schwelltöne (Crescendi) in der Indifferenzlage bzw.

in der mittleren Sprechstimmlage bei gleichbleiben- der F r e q u e n z p h o n i e r t (ein leichter Anstieg der T o n - höhe k a n n toleriert werden). Das Crescendo - a b h ä n - gig von der Qualität der individuellen Glottisfunk- tion - d a u e r t 3 - 7 s. Die C r e s c e n d o p h o n a t i o n er- scheint u n s von b e s o n d e r e r Bedeutung, da sie Infor- m a t i o n e n über den allmählichen Spannungsanstieg v o m M i n i m u m bis z u m M a x i m u m in d e r Glottismus- kulatur liefert.

Wir b e n u t z e n f ü r unsere U n t e r s u c h u n g e n einen G l o t t o g r a p h e n der Fa. F.-J. Electronics (Typ E G 830).

Hierbei werden die v o m N o r m a l i z e r gemittelten Q O Q - W e r t e v o m E G G - D i s p l a y abgelesen, u n d die Extremwerte, zugehörig d e m leisesten u n d lautesten T o n , registriert.

Die V e r b i n d u n g des Elektroglottographen mit ei- n e m c o m p u t e r g e s t ü t z t e n Signalverarbeitungssystem (Daten-Erfassungs- und Analyse-System der F i r m a G o u l d , IBM AT) bietet eine weitere Registrierungs- u n d Berechnungsmöglichkeit der Q O Q - W e r t e ; dabei werden die elektroglottographischen K u r v e n sowie die Phonations-Schalldruckpegel parallel aufgezeich- net u n d gespeichert. Anschliessend werden die zur lei- sesten und lautesten P h o n a t i o n gehörigen K u r v e n a b - schnitte aufgesucht, die O Q - W e r t e von f ü n f aufeinan- derfolgenden Schwingungsperioden ausgewertet und gemittelt.

Insgesamt h a b e n wir bisher m e h r als 170 S t i m m - gesunde u n d S t i m m k r a n k e untersucht. Bei einem Pa- tienten werden durchschnittlich jeweils fünf Messun- gen v o r g e n o m m e n . D i e U n t e r s u c h u n g s d a u e r - inklu- sive Erklärung u n d E i n ü b e n des P h o n a t i o n s a b l a u f e s - beträgt zirka 10 m i n . D a die E G G im R a h m e n der allgemeinen phoniatrisch-logopädischen U n t e r s u - c h u n g stattfindet, w e r d e n die S t i m m f u n k t i o n e n an- h a n d der Videostroboskopie, S t i m m f e l d m e s s u n g , Messung des T o n h a l t e v e r m ö g e n s und auditive W a h r -

n e h m u n g beurteilt, sowie anschliessend mit d e m Er- gebnis der E G G verglichen.

Auch bei der Stroboskopie folgen wir einem gleichbleibenden Untersuchungsplan, um eine gute Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu erhalten. Das Schwingungsverhalten der S t i m m l i p p e n wird zu- nächst in der Sprechstimmlage bei leiser, bei gewöhn- licher und bei lauter P h o n a t i o n beobachtet, sowie beim Produzieren eines Crescendo. Anschliessend lassen wir die Patienten in höheren Frequenzberei- chen phonieren.

Die T e n d e n z der O Q - Ä n d e r u n g w ä h r e n d des Ton- schwellens, bzw. während leiser sowie auch lauter P h o n a t i o n , haben wir in 23 Fällen a n h a n d der vi- deostroboskopischen A u f z e i c h n u n g nachträglich kon- trolliert. Mittels Einzelbildschaltung und Auszählung der Offen- bzw. Schlussphasen haben wir die O Q b e s t i m m t .

Untersuchungsergebnisse

Stimmgesunde Personen können bei Schwelltönen sowohl leise (dabei gelegent- lich verhaucht) als auch laut (dabei gelegent- lich gepresst) phonieren. Hierbei werden beim leisen Anteil des Tones (Glottis ist innerhalb einer Schwingungsperiode verhält- nismässig lange geöffnet) grosse QOQ-Werte (um 0,65-0,75) gemessen, beim lauten An- teil werden (Glottis ist innerhalb einer Schwingungsperiode verhältnismässig kurz geöffnet) kleine OQ-Werte (um 0,40) gemes- sen. Den Bereich zwischen den gemessenen Extremwerten bezeichnen wir als Q O Q - U m - fang. Er liegt bei Frauen zwischen Werten von 0,75 und 0,45, bei M ä n n e r n zwischen 0,70 und 0,40 (Abb. 1).

Bei Stimmkranken dagegen ist der QOQ-

U m f a n g auf unterschiedliche Weise einge-

schränkt. Hyperfunktionen zeigen im Glot-

tisbereich bei Schwelltönen kleinere Q O Q -

Ausgangswerte (um 0,55) als N o n n f u n k t i o -

nen. Dies ist ein Ausdruck für die schon

bei leiser Phonation vorhandene vermehrte

Abb. 1. N o r m b e f u n d . Beispiel f ü r einen grossen Q O Q - U m f a n g . Mit gestrichelten Linien wird die elek-

t roglottographische Kurve d e r leisen P h o n a t i o n , mit ausgezogenen Linien die der lauten P h o n a t i o n darge- stellt. K u r v e n v e r l a u f a u f w ä r t s = I m p e d a n z z u n a h m e

(Öffnungsbewegung); Kurvenverlauf abwärts = Impe- d a n z a b n a h m e (Schliessungsbewegung); SchZ = Zeit der Quasischlussphase; O Z = Zeit der Quasioffenphase.

Abb. 2. Hyperfunktionelle Dysphonie. = Leise P h o n a t i o n ; = laute Phonation.

Spannung. Am Ende des Crescendo wächst die Spannung extrem an, der Q O Q wird sehr

k l

ein (bis u m 0,38). Der Q O Q - U m f a n g ist in Jedem Falle eingeschränkt und liegt in einem Bereich zwischen 0,55 und 0,38, was einer

e i n

g e s c h r ä n k t e n Spannungsbreite der inne-

ren Kehlkopfmuskulatur im Sinne einer Hy- Perfunktion entspricht (Abb. 2). Die Dauer der Schwelltöne beträgt in diesen Fällen 6 -

^

> die z u n e h m e n d e Anstrengung führt

n i

c h t zur entsprechenden Lautstärke, die Stimme b e k o m m t einen «abgewürgten»

^ a n g c h a r a k t e r .

Bei H y p o f u n k t i o n im Glottisbereich sind die QOQ-Ausgangswerte bei leiser

Donation mittelgross oder gross (um 0 , 6 0 - 0,70). Während des Tonschwellens ist ein

wesentlicher Unterschied gegenüber der

N o r m f u n k t i o n bzw. der Hyperfunktion zu

erkennen. Die OQ-Werte werden beim

Crescendo nicht kleiner, sie stagnieren oder

werden grösser, oft erreichen sie Werte um

0,75. Ein eingeschränkter Q O Q - U m f a n g

(innerhalb eines Bereiches von 0,60-0,75)

verschiebt sich in Richtung grösserer QOQ-

Werte und entspricht der eingeschränkten

Spannungsbreite der inneren Kehlkopfmus-

kulatur im Sinne einer Hypofunktion

(Abb. 3). Die Dauer der Crescendophona-

tion ist kurz ( 2 - 4 s); die steigende Luftver-

schwendung sowie die zunehmende Ver-

hauchung der Stimme ist gut hörbar, die

erreichte Lautstärke entspricht nicht der

Anstrengung.

Hacki

Abb. 3. H y p o f u n k t i o n e l l e Dysphonie.

Leise P h o n a t i o n ; laute P h o n a t i o n .

In Übereinstimmung mit den Ergebnis- sen von Wendler [11] ist die Tendenz der mittels Videostroboskopie bestimmten OQ- Anderungen in jedem untersuchten Fall mit der Tendenz der EGG-OQ-Änderungen identisch, jedoch bewegen sich die video- stroboskopischen OQ-Werte in kleineren Umfangen als die EGG-OQ, wahrscheinlich, weil unter den Untersuchungsbedingungen der Endostroboskopie nicht die volle Dyna- mik der Phonation realisiert werden kann.

Die T e n d e n z der A m p l i t u d e n ä n d e r u n g elektro- glottographischer K u r v e n w ä h r e n d einer Crescendo- p h o n a t i o n - u n d zwar intraindividuell und intraexpe- rimentell - ist auffällig: Im Falle der N o r m - und oft bei d e r H y p o f u n k t i o n wächst die A m p l i t u d e bei zu- n e h m e n d e r Lautstärke (Abb. 1,3). In vielen Fällen d e r H y p e r f u n k t i o n ä n d e r t sie sich k a u m oder wird sogar kleiner (Abb. 2).

Diskussion

Mittels der Messung des QOQ-Umfanges bei der EGG erscheint es möglich, im Nor- malfall auf eine grosse Spannungsbreite, in pathologischen Fällen auf eine einge- schränkte Spannungsbreite der inneren Kehlkopfmuskulatur zu schliessen. Dadurch trägt diese Methode dazu bei, Funktionsstö- rungen im Glottisbereich als Hyper- oder Hypofunktion zu klassifizieren.

Beim Phonieren eines Schwelltones mes- sen wir bei normaler Glottisfunktion einen grossen QOQ-Umfang, wobei die QOQ- Werte mit steigender Lautstärke kleiner wer- den. Im Falle von Glottisdysfunktionen zeigt sich der QOQ-Umfang immer einge- schränkt, wobei unterschiedliche Richtun- gen der QOQ-Änderungen festzustellen sind:

Bei Dysphonien mit muskulärer Hyperfunk- tion verkleinern sich die Q O Q beim Singen eines Schwelltones, wobei die Ausgangswerte (bei leiser Phonation) im Vergleich zur Normfunktion kleiner sind. Bei Dysphonien mit Hypofunktion wird der Q O Q mit zuneh- mender Lautstärke grösser, was als Zeichen der Insuffizienz der Glottisschliess- und Spannmuskulatur angesehen werden kann.

Eine grössere Lautstärke lässt sich nur mit- tels eines enorm vermehrten Luftstromes er- reichen. Die Anpassung der inneren Kehl- kopfmuskulatur ist mangelhaft gegenüber der Steigerung des subglottischen Druckes.

Wie aus Abbildung 4 ersichtlich, können kleine bzw. grosse QOQ-Werte in zwei Gruppen (Normfunktion, Hyperfunktion), mittelgrosse Werte in allen drei untersuchten Gruppen von Normalstimmen, Hyperfunk- tionen und Hypofunktionen vorkommen.

Deshalb halten wir das Messen einzelner

QOQ-Werte (wie eine «Momentaufnahme»)

für eine Funktionsuntersuchung nicht für ge-

Abb. 4. Die Säulen repräsentie-

r e n d en U m f a n g und die R i c h t u n g der Q O Q - Ä n d e r u n g e n w ä h r e n d ei-

"e s Crescendo bei N o r m a l s t i m m e n

z w- bei S t i m m s t ö r u n g e n . Die Zah-

l e n sind Q O Q - W e r t e .

Zunehmende Lautstärke

Crescendo 3 - 6 s

0,70

0,55

O '

Hypofunktion

Hyperfunktion

V

n u

g e n d aussagekräftig. Wir praktizieren die

°ben beschriebene dynamische «Funktions- Pnifung», wobei sowohl leise als auch laut in

^ r Sprechstimmlage phoniert wird. Ein Crescendo bei gleichbleibender Frequenz er- scheint uns weniger fehleranfällig in der Aus- wertung und physiologischer als getrennt

•eise und laute Phonation in gleicher Stimm- höhe.

Der allgemeinen Auffassung nach entspricht die

mp l i t u d e d e s G l o t t o g r a m m e s der elektrischen Leit- ahigkeit der Glottis, d.h. der aktuellen Kontaktfläche

e r Stimmlippen [12]. Die Vergrösserung der Ampli- jude im N o r m a l f a l l und in einigen Fällen von Hypo-

"nktionen scheint auf eine z u n e h m e n d e Kontaktflä-

e hinzuweisen; die V e r m i n d e r u n g der A m p l i t u d e

e i H y p e r f u n k t i o n k ö n n t e Ausdruck einer Verminde- rung der K o n t a k t f l ä c h e ( S t i m m l i p p e n v e r d ü n n u n g

urch v e r m e h r t e Muskelspannung) w ä h r e n d einer

l ^e s c e nd o p h o n a t i o n sein. Diesen Erscheinungen

nnten wir experimentell jedoch nicht nachgehen.

Die E G G - B e f u n d e unterstützen und er-

8 a n z e

n den stroboskopischen Befund sowie

andere Stimmbefunde. Dies trifft besonders

l n

Fällen zu, in denen Patienten nicht gut

s t r

oboskopierbar sind, oder wenn diese die

Anweisungen bezüglich einer Stimmproduk-

l

'on während der Stroboskopie nicht ausfiih-

r e n

können.

Im Vergleich zur Stroboskopie kann eine beim Crescendoton durchgeführte E G G be- liebig wiederholt werden (auch zur Verlaufs- kontrolle der Stimmtherapie), ohne den Pa- tienten zu belasten.

Mit Hilfe computergestützter Aufzeich- nung ist eine gute Darstellung und wissen- schaftliche Verarbeitung sowie Dokumenta- tion möglich.

Classification of Glottal Dysfunctions on the Basis of Electroglottography

The close relationship between the muscular ten- sion at the level of the glottis and the glottal opening time, closing time, and open quotient encourages the use of these temporal measures as an aid in classify- ing functional dysphonias. The validity of a 'quasi- open q u o t i e n t ' ( Q O Q ) derived f r o m the electroglot- togram was explored by means of a crescendo sing- ing task at comfortable frequency. The pattern of Q O Q change during the crescendo task was deter- mined and the ränge of the variable measured. In normal speakers Q O Q varied f r o m 0.75 (at low vo- cal intensity) to 0.40 (at high intensity). In contrast, the ränge of Q O Q values was significantly restricted in patients with hyper- and hypofunctional dysphon- ia. The electroglottographical curves were registered and d o c u m e n t e d by a Computer system (IBM AT, Gould DASA).

4 8 Hacki

Contribution de Pelectroglottographie ä la Classification de dysphonies

fonctionnelles

En s ' a p p u y a n t s u r la relation e t r o i t e e n t r e les c o n d i t i o n s d e t e n s i o n m u s c u l a i r e d a n s la region glot- t i q u e et d e l ' e v o l u t i o n t e m p o r e l l e d u m o u v e m e n t des v i b r a t i o n s d e s c o r d e s vocales ( t e m p s d ' o u v e r t u r e , t e m p s d e f e r m e t u r e , q u o t i e n t d ' o u v e r t u r e ) , on m e s u r e les q u o t i e n t s d ' o u v e r t u r e e l e c t r o g l o t t o g r a p h i q u e s ( Q O Q ) q u i p o u r r o n t e n s u i t e etre utilises d a n s la Clas- s i f i c a t i o n d e s d y s p h o n i e s f o n c t i o n n e l l e s . O n enregis- t r e I n v o l u t i o n d u q u o t i e n t d ' o u v e r t u r e 61ectroglotto- g r a p h i q u e lors d e la Phonation d ' u n son c r e s c e n d o choisi d a n s u n e g a m m e d e f r 6 q u e n c e s d u registre m o y e n d e la v o i x parlee. La largeur totale, la m a r g e d e s v a r i a t i o n s d u q u o t i e n t d ' o u v e r t u r e ( m a r g e - Q O Q ) s o n t m e s u r e e s et la d i r e c t i o n d e s v a r i a t i o n s est obser- vöe. C h e z d e s s u j e t s j o u i s s a n t s d ' u n e voix n o r m a l e , les r e s u l t a t s d u c r e s c e n d o se s i t u e n t e n t r e des Q O Q s ele- v6s (0,75) et b a s (0,40): u n e m a r g e - Q O Q 61evee est l ' e x p r e s s i o n d ' u n e g r a n d e m a r g e d e t e n s i o n des m u s - cles i n t r i n s e q u e s d u l a r y n x (signe d e leur b o n f o n c - t i o n n e m e n t ) . C h e z d e s s u j e t s p o r t e u r s d e d y s p h o n i e s h y p e r - o u h y p o f o n c t i o n n e l l e s , la m a r g e Q O Q est res- t r e i n t e et la d i r e c t i o n d e la Variation d e Q O Q est o p p o s e e . L ' e n r e g i s t r e m e n t et la v i s u a l i s a t i o n des c o u r b e s E l e c t r o g l o t t o g r a p h i q u e s o n t ete f a i t s ä l ' a i d e d ' u n s y s t e m e d ' o r d i n a t e u r s ( I B M A T , G o u l d D A S A ) .

3 T a r n ö c z y T: T h e o p e n i n g t i m e a n d o p e n i n g quo- tient of t h e vocal c o r d d u r i n g Phonation. J Acoust Soc A m 1 9 5 1 ; 2 3 : 4 2 - 4 4 .

4 T a r n ö c z y T: Z e n e i a k u s z t i k a . B u d a p e s t , 1982.

5 M o o r e P, L e d e n H von : D y n a m i c v a r i a t i o n s of t h e v i b r a t o r y p a t t e r n in n o r m a l larynx. Folia P h o n i a t r 1 9 5 8 ; 1 0 : 2 0 5 - 2 3 8 .

6 Lecluse FLE: E l e k t r o g l o t t o g r a f i e . U t r e c h t , 1977.

7 K i t z i n g P, S o n e s s o n B: A p h o t o g l o t t o g r a p h i c a l s t u d y of t h e f e m a l e vocal f o l d s d u r i n g Phonation.

Folia P h o n i a t r 1 9 7 4 ; 2 6 : 1 3 8 - 1 4 9 .

8 P e d e r s e n M Fog: E l e c t r o g l o t t o g r a p h y c o m p a r e d with s y n c h r o n i z e d s t r o b o s c o p y in n o r m a l persons.

Folia P h o n i a t r 1 9 7 7 ; 2 9 : 1 7 7 - 2 4 8 .

9 K i t z i n g P, L ö f q u i s t A: E v a l u a t i o n of voice t h e r a p ) by m e a n s of p h o t o g l o t t o g r a p h i e . Folia P h o n i a t r 1 9 7 9 ; 3 1 : 1 0 3 - 1 0 9 .

10 G r o s s M : E n d o s k o p i s c h e L a r y n x - F o t o k y m o g r a - phie. Bingen, G r o s s , 1988.

11 W e n d l e r J: D i e B e d e u t u n g d e r S t i m m s t ä r k e bei d e r s t r o b o s k o p i s c h e n U n t e r s u c h u n g . Folia Pho- n i a t r 1 9 6 7 ; 1 9 : 7 3 - 8 8 .

12 B a k e n R J : Clinical M e a s u r e m e n t of S p e e c h and Voice. B o s t o n , College-Hill Press/Little, Brown, 1987.

Literatur

1 Loebell E: Ü b e r d e n k l i n i s c h e n W e r t d e r Elektro- g l o t t o g r a p h i e . A r c h Klin E x p O h r e n - N a s e n - K e h l - ko-heilk 1 9 6 8 ; 1 9 1 : 7 6 0 - 7 6 4 .

2 Loebell E: N e u e Ergebnisse d e r e l e k t r o g l o t t o g r a - p h i e . P r o c 9 t h I n t C o n g r O t o - R h i n o - L a r y n g , M e - xico 1969.

T. H a c k i , M D

K l i n i k u n d P o l i k l i n i k f ü r P h o n i a t r i e u n d P ä d a u d i o l o g i e , M H H

E r n s t - W i e c h e r t - A l l e e 9 D - 3 0 0 0 H a n n o v e r 61 ( B R D )