动态喉镜记波图对声带病变的分析

黄永望 沈研 杨芳

声带的振动功能与发声质量密切相关，目前已有多种检查方法用于观察声带的振动特征，如动态喉镜、电声门图、光声门图、喉高速摄影、记波扫描摄像等。

目前动态喉镜仍然是观察声带振动及黏膜波最常用的方法，但对检查结果的分析主要依靠检查者的主观判断，这需要检查者经验丰富，但仍会有某些细节特征无法辨清。随着电子视频技术与动态喉镜结合，Sung等[1]基于记波扫描摄像(videokymography，VKG)的原理，运用计算机技术提出了动态喉镜记波图(videostrobokymography，VSK)。 VSK是以用数字方式记录的连续的动态喉镜图像为基础，检查者可以选择声带某一感兴趣的位点，计算机提取每帧图像相同位点的图像信息并将这些图像信息由上而下逐行排列，合成为一幅VSK。VSK的纵轴为时间，水平轴为声带边缘相对于中线的位移，可以较客观的观察发声时声带所取位点的振动情况，发现动态喉镜下难以发现的异常振动，并能对一些指标进行定量分析。

截至目前，喉高速摄影与记波扫描摄像虽是观察声带振动较为理想的方法，但喉高速摄影操作复杂、费时，设备昂贵，而记波扫描摄像亦需另加摄像机，并且需要其他设备以辅助选定扫描线，这使喉高速摄影与记波扫描摄像的广泛应用受到一定限制。由于VSK不需添加其他设备，即可对动态喉镜图像进行更进一步的分析，因此VSK会有很广泛的应用价值。为探讨VSK的临床应用价值，本研究应用VSK观察了正常声带及声带不同病变的振动模式，现报告如下。

1 对象和方法

1.1对象 自2008年4月至2009年4月就诊于天津医科大学第二医院耳鼻咽喉科并进行动态喉镜检查的正常声带者和声带小结、单侧声带息肉、慢性喉炎(单纯型5例，肥厚型5例)、声带白斑、单侧声带癌患者各10例。

设备包括德国XION公司生产的动态喉镜系统、视频记录设备、带有图像抓取和图像分析(记波图)功能的计算机系统。

1.2方法 嘱患者以胸声、舒适的音调持续发元音∕i∕，通过动态喉镜系统(70°,1 Hz/s)观察声带运动，并以数字形式记录和保存图像。检查及录像过程中尽量保持喉镜镜体稳定，镜面与矢状面垂直，患者保持头及身体稳定，发声时间尽量延长，至少持续4秒以上。若患者咽反射较为敏感，则检查前先予咽部表面麻醉。将所录制的图像输入计算机，浏览图像，选取一段较为稳定的画面，选定声带的前、中、后1/3作为观察位点，计算机即可合成所选声带位点的记波图，再利用计算机计算出开放商(open quotient，OQ,为开放相与整个振动周期的比值)、速度商(speed quotient，SQ,为渐开相与渐闭相的比值)、相位对称指数(phase asymmetry index，PAI，为振动周期中两侧声带出现最大振幅的相位差与整个振动周期的比值)，均任选3个振动周期取平均值，同时观察记波图特征。

1.3统计学方法 对于开放商、速度商、相位对称指数同组内(声带前1/3、中1/3、后1/3)不同部位和同一部位各组间比较均采用方差分析的方法，若有统计学意义再采用SNK法(假定方差齐)或Games-Howell法(假定方差不齐)进行两两比较。数据应用SPSS13.0统计软件包进行处理。确定检验水准α=0.05。

2 结果

2.1各组声带前、中、后1/3位点开放商、速度商和相位对称指数见表1～3。可见正常声带在声带的前中后1/3处OQ、SQ、PAI均无明显差异。

2.2不同状况下声带记波图特征

2.2.1正常声带 正常声带振动具有明显的周期性和对称性(图1)。左右声带振幅较对称，出现最大振幅的相位较一致，侧峰角度较锐利，声带上下缘较平滑，黏膜波清晰，传播至接近声带外侧缘。

表1 各组开放商平均值

表2 各组速度商平均值

表3 各组相位对称指数平均值

注：表1～3中△(SNK法)或▲(Games-Howell法)示同一部位不同组间两两比较，该组与其他组有统计学差异，*示组内两两比较，该部位与其他部位有统计学差异；#示本组组内开放商仅前1/3与后1/3有统计学差异

2.2.2声带小结 声带振动具有周期性，由于声带小结多为双侧声带对称性病变，因而病变处左右声带振幅也较对称，出现最大振幅的相位基本一致，侧峰角度较正常变钝，提示病变处黏膜变硬，声带上下缘尚光滑，黏膜波传播距离与黏膜柔软度相关，黏膜柔软者黏膜波传播较远，黏膜柔软性降低者黏膜波传播距离短[2～4]。因小结影响声门闭合，小结前后声带振动的开放相延长，而小结处开放相缩短，渐开相长于渐闭相，尤以声带前1/3明显，PAI与声带正常者接近，表明双侧声带振动尚对称(图2)。

2.2.3声带息肉 声带息肉者声带振动亦具有一定的周期性。声带不同部位振动的开放相与关闭相明显不同，病变前后声带振动的开放相延长，而病变处开放相明显缩短，渐开相与渐闭相接近或略长于渐闭相。声带后1/3振动略显对称(图3)，左侧息肉处声带振幅减小，侧峰明显变钝，黏膜波消失，而息肉外侧可见弱的黏膜波，表明息肉外侧黏膜柔软，左侧声带前、中1/3波形图呈鲜红色，提示息肉为出血性，息肉前声带黏膜也呈出血样改变。右侧声带因摩擦、撞击形成小结，但振幅接近正常，黏膜波清晰可见，渐闭相隆起上移，表明声带下缘突出明显。息肉前后开放相延长，声带不能完全闭和，息肉处开放相较其前后部位明显缩短。

2.2.4慢性喉炎 声带前中后1/3处OQ值均无差异，但中1/3开放时间较其他组延长，闭合时间缩短。SQ均稍大于1，即渐开相稍大于渐闭相。双侧声带振动相位基本对称，慢性肥厚性喉炎(图4)者的记波图可见室带肥厚，遮盖部分声，声带黏膜波消失，侧峰明显变钝，因声带边缘肥厚粗糙不平，声带上下缘均不光滑，呈毛刺样，右侧明显，声带振幅明显减小，开放相延长，提示声带下缘振幅较上缘大[5]。慢性单纯性喉炎(图5)者的声带振动基本对称，黏膜波清楚，声带上下缘光滑，唯中后1/3开放相延长。

2.2.5声带白斑 声带后1/3开放相较前1/3延长，PAI在声带前中后1/3较一致。声带白斑处振幅减小，黏膜波减弱或消失，侧峰角度变钝(图6)，声带前1/3开放相与闭合相相近，而后1/3闭合相很短或无闭合相；中1/3白斑右声带较左侧明显，右声带振幅较左侧减小，黏膜波消失，声带几乎呈白色，侧峰变钝；后1/3 OQ明显增大，关闭相缩短。

2.2.6声带癌 声带前中后段开放相均略大于闭合相，渐开相与渐闭相时程相近，双声带各段振动较为不对称。如图7为右声带癌，双声带各段振动不对称，右声带振动消失，黏膜波消失，提示右声带非常僵硬，声带边缘明显粗糙、不光滑；左声带振幅减小，但黏膜波清晰，提示左声带黏膜柔软。

图1正常声带VKG图a 全貌，b 声带前1/3，c 声带中1/3，d 声带后1/3

左右声带振幅较对称，相位对称，侧峰角度较锐利，声带上下缘较平滑，黏膜波清晰，传播至接近声带外侧缘。OQ在声带的由前向后略有增大。

图2双声带小结VKG图a 全貌，b 声带前1/3(小结前) 开放相相对延长，渐开相延长，c 声带中1/3(小结处) 左右声带振幅较对称，出现最大振幅的相位基本一致，侧峰角度较正常变钝，声带上下缘尚光滑，d 声带后1/3(小结后) 开放相相对延长，渐开相与渐闭相时程相近

图3声带息肉(左)VKG图a 全貌，b 声带前1/3(息肉前) 开放相延长，左侧黏膜呈鲜红色 ，c 声带中1/3(息肉处) 开放相缩短，左侧振幅减小、颜色鲜红、侧峰明显变钝、息肉处黏膜波消失，息肉外侧可见黏膜波，d 声带后1/3(息肉后) 无关闭相

图4慢性肥厚性喉炎VKG图a 全貌，b 声带前1/3 ，c 声带中1/3，d 声带后1/3

室带肥厚，遮盖部分声带，声带黏膜波消失，侧峰明显变钝，声带上下缘均不光滑，呈毛刺样，右侧明显，开放相延长，声带振幅减小，提示声带下缘振幅较上大[5]

图5慢性单纯性喉炎VKG图a 全貌，b 声带前1/3 ，c 声带中1/3，d 声带后1/3

声带振动基本对称，黏膜波清楚，声带上下缘光滑，中后1/3开放相延长

图6声带白斑VKG图a 全貌，b 声带前1/3 开放相与闭合相相近 ，c 声带中1/3 白斑右声带较左侧明显，右声带振幅较左侧减小，黏膜波消失，声带几乎呈白色，侧峰变钝，d声带后1/3 闭合相很短，或无闭合相

图7声带癌(右)VKG图a 全貌，b 声带前1/3 ，c 声带中1/3，d 声带后1/3

右声带振动消失，黏膜波消失，声带边缘明显粗糙、不光滑；左声带振幅减小，但黏膜波清晰

3 讨论

动态喉镜在临床的应用十分广泛，其结果分析主要依靠检查者的主观判断，缺乏定量指标，难以进行病例间比较和深入的分析。而VSK所合成的图像类似于VKG，能够微观观察声带某一特定位点的振动特征，对动态喉镜图像进行相对客观的分析。

VSK是以已录制保存的数字动态喉镜图像为基础，25帧/秒(PAL制式或SECAM系统)或30帧/秒(NTSC系统)。选择较为稳定的一段连续图像输入计算机，选择所感兴趣的声门位点，经此点的水平线即为观察线，经软件处理，截取此线上的图像信息即窄带图像，这一段输入计算机的连续图像中的每一帧图像均经相同位点截取水平位的窄带图像，这些窄带图像再依时间顺序自上而下排列就构成一幅类似于VKG的记波图，反映了特定位点声带振动的形式，并可计算出开放商、速度商、对称指数等参数值。记波图所截取的窄带图像越窄，图像越清晰，但需要的图像数据越多。截取窄带图像的位点可以沿声带纵轴任意选择，也就是说一定时间段内根据需要可以获得许多幅波形图，可对声带任一位置的振动特征进行观察、分析、比较，这是VSK的特点之一，与VKG有所不同。VKG在一定时间段内只能对声带的某一层面进行观察，生成一幅记波图。另外，VSK数据来源于彩色的动态喉镜画面，因而VSK也是一幅彩色的波形图，相对于VKG的黑白图像则更直观、更有利于辨别声带振动过程中的细微变化。VSK可以反复制作、反复生成，操作方便简单。

本研究记录了正常声带、声带小结、声带息肉、慢性喉炎、声带白斑、声带癌等患者发声时的VKG图像，并计算出其开放商、速度商和相位对称指数，可见声带在不同状况下其VKG图像特点不同。

VSK的另一个特点是对已录制保存的信息资料进行分析，而非实时的扫描波形图，因此，对于既往以数字形式保存的动态喉镜图像也可以利用VSK进行回顾性的分析，以便对既往病例有更深入的再认识和理解。

由于VSK来源于动态喉镜图像，它的局限性也与动态喉镜相同。由于声带振动是一个准周期的振动过程，动态喉镜下观察到的声带振动是由许多个振动周期复合而成的，只能粗略的反映声带振动行为，因此VSK显示的每个振动周期也是许多个周期复合而成的，而不是声带边缘真实的运动轨迹。对于非周期的振动，如果不能获得满意的动态喉镜图像，也就不能获取VSK。由于获得满意的VSK图像所需时程较长，保持喉与喉内镜间不产生相对移位还是有一定困难的，需要患者的配合和检查者有一定的操作水平。

VSK是动态喉镜检查的重要补充，有助于对不同位点的声带振动进行细微的观察和客观定量的分析，并能对既往资料进行回顾分析。可以对任一感兴趣的声带振动部位进行分析，观察声带此点的位移及声带上下缘的运动、声门关闭等情况 是一较理想的动态喉镜下分析声带黏膜运动的有效方法。

4 参考文献

1 Sung MW, Kim KH, Koh TY, et al. Videostrobokymography: A new method for the quantitative analysis of vocal fold vibration[J]. Laryngoscope，1999,109:1 859.

2 Hirano M, Bless DM. Videostroboscopic examination of the larynx[M]. San Diego, Calif: Singular Publishing Group, 1993.114～116．

3 Hirano M.Clinical examination of voice[M].Vienna,Austria: Springer- Verlag,1981.74～75．

4 Irano M. Morphological structure of the vocal cord as a vibrator and its variations[J]. Folia Phoniatr(Basel),1974,26:89.

5 Titze IR. Theoretical analysis of maximum flow declination rate versus maximum area declination rate in phonation[J]. J Speech Lang Hear Res,2006,49:439.