動(dòng)態(tài)喉鏡記波圖對(duì)聲帶病變的分析

黃永望 沈研 楊芳

聲帶的振動(dòng)功能與發(fā)聲質(zhì)量密切相關(guān)，目前已有多種檢查方法用于觀察聲帶的振動(dòng)特征，如動(dòng)態(tài)喉鏡、電聲門圖、光聲門圖、喉高速攝影、記波掃描攝像等。

目前動(dòng)態(tài)喉鏡仍然是觀察聲帶振動(dòng)及黏膜波最常用的方法，但對(duì)檢查結(jié)果的分析主要依靠檢查者的主觀判斷，這需要檢查者經(jīng)驗(yàn)豐富，但仍會(huì)有某些細(xì)節(jié)特征無(wú)法辨清。隨著電子視頻技術(shù)與動(dòng)態(tài)喉鏡結(jié)合，Sung等[1]基于記波掃描攝像(videokymography，VKG)的原理，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)提出了動(dòng)態(tài)喉鏡記波圖(videostrobokymography，VSK)。 VSK是以用數(shù)字方式記錄的連續(xù)的動(dòng)態(tài)喉鏡圖像為基礎(chǔ)，檢查者可以選擇聲帶某一感興趣的位點(diǎn)，計(jì)算機(jī)提取每幀圖像相同位點(diǎn)的圖像信息并將這些圖像信息由上而下逐行排列，合成為一幅VSK。VSK的縱軸為時(shí)間，水平軸為聲帶邊緣相對(duì)于中線的位移，可以較客觀的觀察發(fā)聲時(shí)聲帶所取位點(diǎn)的振動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)喉鏡下難以發(fā)現(xiàn)的異常振動(dòng)，并能對(duì)一些指標(biāo)進(jìn)行定量分析。

截至目前，喉高速攝影與記波掃描攝像雖是觀察聲帶振動(dòng)較為理想的方法，但喉高速攝影操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)，設(shè)備昂貴，而記波掃描攝像亦需另加攝像機(jī)，并且需要其他設(shè)備以輔助選定掃描線，這使喉高速攝影與記波掃描攝像的廣泛應(yīng)用受到一定限制。由于VSK不需添加其他設(shè)備，即可對(duì)動(dòng)態(tài)喉鏡圖像進(jìn)行更進(jìn)一步的分析，因此VSK會(huì)有很廣泛的應(yīng)用價(jià)值。為探討VSK的臨床應(yīng)用價(jià)值，本研究應(yīng)用VSK觀察了正常聲帶及聲帶不同病變的振動(dòng)模式，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 對(duì)象和方法

1.1對(duì)象 自2008年4月至2009年4月就診于天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院耳鼻咽喉科并進(jìn)行動(dòng)態(tài)喉鏡檢查的正常聲帶者和聲帶小結(jié)、單側(cè)聲帶息肉、慢性喉炎(單純型5例，肥厚型5例)、聲帶白斑、單側(cè)聲帶癌患者各10例。

設(shè)備包括德國(guó)XION公司生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)喉鏡系統(tǒng)、視頻記錄設(shè)備、帶有圖像抓取和圖像分析(記波圖)功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

1.2方法 囑患者以胸聲、舒適的音調(diào)持續(xù)發(fā)元音∕i∕，通過(guò)動(dòng)態(tài)喉鏡系統(tǒng)(70°,1 Hz/s)觀察聲帶運(yùn)動(dòng)，并以數(shù)字形式記錄和保存圖像。檢查及錄像過(guò)程中盡量保持喉鏡鏡體穩(wěn)定，鏡面與矢狀面垂直，患者保持頭及身體穩(wěn)定，發(fā)聲時(shí)間盡量延長(zhǎng)，至少持續(xù)4秒以上。若患者咽反射較為敏感，則檢查前先予咽部表面麻醉。將所錄制的圖像輸入計(jì)算機(jī)，瀏覽圖像，選取一段較為穩(wěn)定的畫(huà)面，選定聲帶的前、中、后1/3作為觀察位點(diǎn)，計(jì)算機(jī)即可合成所選聲帶位點(diǎn)的記波圖，再利用計(jì)算機(jī)計(jì)算出開(kāi)放商(open quotient，OQ,為開(kāi)放相與整個(gè)振動(dòng)周期的比值)、速度商(speed quotient，SQ,為漸開(kāi)相與漸閉相的比值)、相位對(duì)稱指數(shù)(phase asymmetry index，PAI，為振動(dòng)周期中兩側(cè)聲帶出現(xiàn)最大振幅的相位差與整個(gè)振動(dòng)周期的比值)，均任選3個(gè)振動(dòng)周期取平均值，同時(shí)觀察記波圖特征。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 對(duì)于開(kāi)放商、速度商、相位對(duì)稱指數(shù)同組內(nèi)(聲帶前1/3、中1/3、后1/3)不同部位和同一部位各組間比較均采用方差分析的方法，若有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義再采用SNK法(假定方差齊)或Games-Howell法(假定方差不齊)進(jìn)行兩兩比較。數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行處理。確定檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1各組聲帶前、中、后1/3位點(diǎn)開(kāi)放商、速度商和相位對(duì)稱指數(shù)見(jiàn)表1～3?？梢?jiàn)正常聲帶在聲帶的前中后1/3處OQ、SQ、PAI均無(wú)明顯差異。

2.2不同狀況下聲帶記波圖特征

2.2.1正常聲帶 正常聲帶振動(dòng)具有明顯的周期性和對(duì)稱性(圖1)。左右聲帶振幅較對(duì)稱，出現(xiàn)最大振幅的相位較一致，側(cè)峰角度較銳利，聲帶上下緣較平滑，黏膜波清晰，傳播至接近聲帶外側(cè)緣。

表1 各組開(kāi)放商平均值

表2 各組速度商平均值

表3 各組相位對(duì)稱指數(shù)平均值

注：表1～3中△(SNK法)或▲(Games-Howell法)示同一部位不同組間兩兩比較，該組與其他組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，*示組內(nèi)兩兩比較，該部位與其他部位有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；#示本組組內(nèi)開(kāi)放商僅前1/3與后1/3有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異

2.2.2聲帶小結(jié) 聲帶振動(dòng)具有周期性，由于聲帶小結(jié)多為雙側(cè)聲帶對(duì)稱性病變，因而病變處左右聲帶振幅也較對(duì)稱，出現(xiàn)最大振幅的相位基本一致，側(cè)峰角度較正常變鈍，提示病變處黏膜變硬，聲帶上下緣尚光滑，黏膜波傳播距離與黏膜柔軟度相關(guān)，黏膜柔軟者黏膜波傳播較遠(yuǎn)，黏膜柔軟性降低者黏膜波傳播距離短[2～4]。因小結(jié)影響聲門閉合，小結(jié)前后聲帶振動(dòng)的開(kāi)放相延長(zhǎng)，而小結(jié)處開(kāi)放相縮短，漸開(kāi)相長(zhǎng)于漸閉相，尤以聲帶前1/3明顯，PAI與聲帶正常者接近，表明雙側(cè)聲帶振動(dòng)尚對(duì)稱(圖2)。

2.2.3聲帶息肉 聲帶息肉者聲帶振動(dòng)亦具有一定的周期性。聲帶不同部位振動(dòng)的開(kāi)放相與關(guān)閉相明顯不同，病變前后聲帶振動(dòng)的開(kāi)放相延長(zhǎng)，而病變處開(kāi)放相明顯縮短，漸開(kāi)相與漸閉相接近或略長(zhǎng)于漸閉相。聲帶后1/3振動(dòng)略顯對(duì)稱(圖3)，左側(cè)息肉處聲帶振幅減小，側(cè)峰明顯變鈍，黏膜波消失，而息肉外側(cè)可見(jiàn)弱的黏膜波，表明息肉外側(cè)黏膜柔軟，左側(cè)聲帶前、中1/3波形圖呈鮮紅色，提示息肉為出血性，息肉前聲帶黏膜也呈出血樣改變。右側(cè)聲帶因摩擦、撞擊形成小結(jié)，但振幅接近正常，黏膜波清晰可見(jiàn)，漸閉相隆起上移，表明聲帶下緣突出明顯。息肉前后開(kāi)放相延長(zhǎng)，聲帶不能完全閉和，息肉處開(kāi)放相較其前后部位明顯縮短。

2.2.4慢性喉炎 聲帶前中后1/3處OQ值均無(wú)差異，但中1/3開(kāi)放時(shí)間較其他組延長(zhǎng)，閉合時(shí)間縮短。SQ均稍大于1，即漸開(kāi)相稍大于漸閉相。雙側(cè)聲帶振動(dòng)相位基本對(duì)稱，慢性肥厚性喉炎(圖4)者的記波圖可見(jiàn)室?guī)Х屎瘢谏w部分聲，聲帶黏膜波消失，側(cè)峰明顯變鈍，因聲帶邊緣肥厚粗糙不平，聲帶上下緣均不光滑，呈毛刺樣，右側(cè)明顯，聲帶振幅明顯減小，開(kāi)放相延長(zhǎng)，提示聲帶下緣振幅較上緣大[5]。慢性單純性喉炎(圖5)者的聲帶振動(dòng)基本對(duì)稱，黏膜波清楚，聲帶上下緣光滑，唯中后1/3開(kāi)放相延長(zhǎng)。

2.2.5聲帶白斑 聲帶后1/3開(kāi)放相較前1/3延長(zhǎng)，PAI在聲帶前中后1/3較一致。聲帶白斑處振幅減小，黏膜波減弱或消失，側(cè)峰角度變鈍(圖6)，聲帶前1/3開(kāi)放相與閉合相相近，而后1/3閉合相很短或無(wú)閉合相；中1/3白斑右聲帶較左側(cè)明顯，右聲帶振幅較左側(cè)減小，黏膜波消失，聲帶幾乎呈白色，側(cè)峰變鈍；后1/3 OQ明顯增大，關(guān)閉相縮短。

2.2.6聲帶癌 聲帶前中后段開(kāi)放相均略大于閉合相，漸開(kāi)相與漸閉相時(shí)程相近，雙聲帶各段振動(dòng)較為不對(duì)稱。如圖7為右聲帶癌，雙聲帶各段振動(dòng)不對(duì)稱，右聲帶振動(dòng)消失，黏膜波消失，提示右聲帶非常僵硬，聲帶邊緣明顯粗糙、不光滑；左聲帶振幅減小，但黏膜波清晰，提示左聲帶黏膜柔軟。

圖1正常聲帶VKG圖a 全貌，b 聲帶前1/3，c 聲帶中1/3，d 聲帶后1/3

左右聲帶振幅較對(duì)稱，相位對(duì)稱，側(cè)峰角度較銳利，聲帶上下緣較平滑，黏膜波清晰，傳播至接近聲帶外側(cè)緣。OQ在聲帶的由前向后略有增大。

圖2雙聲帶小結(jié)VKG圖a 全貌，b 聲帶前1/3(小結(jié)前) 開(kāi)放相相對(duì)延長(zhǎng)，漸開(kāi)相延長(zhǎng)，c 聲帶中1/3(小結(jié)處) 左右聲帶振幅較對(duì)稱，出現(xiàn)最大振幅的相位基本一致，側(cè)峰角度較正常變鈍，聲帶上下緣尚光滑，d 聲帶后1/3(小結(jié)后) 開(kāi)放相相對(duì)延長(zhǎng)，漸開(kāi)相與漸閉相時(shí)程相近

圖3聲帶息肉(左)VKG圖a 全貌，b 聲帶前1/3(息肉前) 開(kāi)放相延長(zhǎng)，左側(cè)黏膜呈鮮紅色 ，c 聲帶中1/3(息肉處) 開(kāi)放相縮短，左側(cè)振幅減小、顏色鮮紅、側(cè)峰明顯變鈍、息肉處黏膜波消失，息肉外側(cè)可見(jiàn)黏膜波，d 聲帶后1/3(息肉后) 無(wú)關(guān)閉相

圖4慢性肥厚性喉炎VKG圖a 全貌，b 聲帶前1/3 ，c 聲帶中1/3，d 聲帶后1/3

室?guī)Х屎?，遮蓋部分聲帶，聲帶黏膜波消失，側(cè)峰明顯變鈍，聲帶上下緣均不光滑，呈毛刺樣，右側(cè)明顯，開(kāi)放相延長(zhǎng)，聲帶振幅減小，提示聲帶下緣振幅較上大[5]

圖5慢性單純性喉炎VKG圖a 全貌，b 聲帶前1/3 ，c 聲帶中1/3，d 聲帶后1/3

聲帶振動(dòng)基本對(duì)稱，黏膜波清楚，聲帶上下緣光滑，中后1/3開(kāi)放相延長(zhǎng)

圖6聲帶白斑VKG圖a 全貌，b 聲帶前1/3 開(kāi)放相與閉合相相近 ，c 聲帶中1/3 白斑右聲帶較左側(cè)明顯，右聲帶振幅較左側(cè)減小，黏膜波消失，聲帶幾乎呈白色，側(cè)峰變鈍，d聲帶后1/3 閉合相很短，或無(wú)閉合相

圖7聲帶癌(右)VKG圖a 全貌，b 聲帶前1/3 ，c 聲帶中1/3，d 聲帶后1/3

右聲帶振動(dòng)消失，黏膜波消失，聲帶邊緣明顯粗糙、不光滑；左聲帶振幅減小，但黏膜波清晰

3 討論

動(dòng)態(tài)喉鏡在臨床的應(yīng)用十分廣泛，其結(jié)果分析主要依靠檢查者的主觀判斷，缺乏定量指標(biāo)，難以進(jìn)行病例間比較和深入的分析。而VSK所合成的圖像類似于VKG，能夠微觀觀察聲帶某一特定位點(diǎn)的振動(dòng)特征，對(duì)動(dòng)態(tài)喉鏡圖像進(jìn)行相對(duì)客觀的分析。

VSK是以已錄制保存的數(shù)字動(dòng)態(tài)喉鏡圖像為基礎(chǔ)，25幀/秒(PAL制式或SECAM系統(tǒng))或30幀/秒(NTSC系統(tǒng))。選擇較為穩(wěn)定的一段連續(xù)圖像輸入計(jì)算機(jī)，選擇所感興趣的聲門位點(diǎn)，經(jīng)此點(diǎn)的水平線即為觀察線，經(jīng)軟件處理，截取此線上的圖像信息即窄帶圖像，這一段輸入計(jì)算機(jī)的連續(xù)圖像中的每一幀圖像均經(jīng)相同位點(diǎn)截取水平位的窄帶圖像，這些窄帶圖像再依時(shí)間順序自上而下排列就構(gòu)成一幅類似于VKG的記波圖，反映了特定位點(diǎn)聲帶振動(dòng)的形式，并可計(jì)算出開(kāi)放商、速度商、對(duì)稱指數(shù)等參數(shù)值。記波圖所截取的窄帶圖像越窄，圖像越清晰，但需要的圖像數(shù)據(jù)越多。截取窄帶圖像的位點(diǎn)可以沿聲帶縱軸任意選擇，也就是說(shuō)一定時(shí)間段內(nèi)根據(jù)需要可以獲得許多幅波形圖，可對(duì)聲帶任一位置的振動(dòng)特征進(jìn)行觀察、分析、比較，這是VSK的特點(diǎn)之一，與VKG有所不同。VKG在一定時(shí)間段內(nèi)只能對(duì)聲帶的某一層面進(jìn)行觀察，生成一幅記波圖。另外，VSK數(shù)據(jù)來(lái)源于彩色的動(dòng)態(tài)喉鏡畫(huà)面，因而VSK也是一幅彩色的波形圖，相對(duì)于VKG的黑白圖像則更直觀、更有利于辨別聲帶振動(dòng)過(guò)程中的細(xì)微變化。VSK可以反復(fù)制作、反復(fù)生成，操作方便簡(jiǎn)單。

本研究記錄了正常聲帶、聲帶小結(jié)、聲帶息肉、慢性喉炎、聲帶白斑、聲帶癌等患者發(fā)聲時(shí)的VKG圖像，并計(jì)算出其開(kāi)放商、速度商和相位對(duì)稱指數(shù)，可見(jiàn)聲帶在不同狀況下其VKG圖像特點(diǎn)不同。

VSK的另一個(gè)特點(diǎn)是對(duì)已錄制保存的信息資料進(jìn)行分析，而非實(shí)時(shí)的掃描波形圖，因此，對(duì)于既往以數(shù)字形式保存的動(dòng)態(tài)喉鏡圖像也可以利用VSK進(jìn)行回顧性的分析，以便對(duì)既往病例有更深入的再認(rèn)識(shí)和理解。

由于VSK來(lái)源于動(dòng)態(tài)喉鏡圖像，它的局限性也與動(dòng)態(tài)喉鏡相同。由于聲帶振動(dòng)是一個(gè)準(zhǔn)周期的振動(dòng)過(guò)程，動(dòng)態(tài)喉鏡下觀察到的聲帶振動(dòng)是由許多個(gè)振動(dòng)周期復(fù)合而成的，只能粗略的反映聲帶振動(dòng)行為，因此VSK顯示的每個(gè)振動(dòng)周期也是許多個(gè)周期復(fù)合而成的，而不是聲帶邊緣真實(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。對(duì)于非周期的振動(dòng)，如果不能獲得滿意的動(dòng)態(tài)喉鏡圖像，也就不能獲取VSK。由于獲得滿意的VSK圖像所需時(shí)程較長(zhǎng)，保持喉與喉內(nèi)鏡間不產(chǎn)生相對(duì)移位還是有一定困難的，需要患者的配合和檢查者有一定的操作水平。

VSK是動(dòng)態(tài)喉鏡檢查的重要補(bǔ)充，有助于對(duì)不同位點(diǎn)的聲帶振動(dòng)進(jìn)行細(xì)微的觀察和客觀定量的分析，并能對(duì)既往資料進(jìn)行回顧分析。可以對(duì)任一感興趣的聲帶振動(dòng)部位進(jìn)行分析，觀察聲帶此點(diǎn)的位移及聲帶上下緣的運(yùn)動(dòng)、聲門關(guān)閉等情況 是一較理想的動(dòng)態(tài)喉鏡下分析聲帶黏膜運(yùn)動(dòng)的有效方法。

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