Ταξινόμηση της φωνητικής ικανότητας με βάση την ανατομία του λάρυγγα

Abstract

Background: Voice is produced by the larynx and vocal organs and is one of the most valuable tools in human communication. The field of phoniatrics included diseases of the vocal cords and the vocal system. Phoniatrics exert a key role in the chain of medical fields of expertise that work together to treat voice diseases. Classification of voice is considered a cornerstone of a classical singer’s voice identity. Vocal teachers empirically classify any student’s voice considering qualitative parameters and its characteristics; complexion, tone, height and 'passing point' of the voice. All these factors affect voice and exert an important role in its final classification. Several studies in the previous years attempted to categorize voice with the use of a variety of methods and based on various factors.Purpose: The present study investigated a possible new classification of vocal ability in professional singers based on voice frequencies and its association with anatomical and morphological characteristics of the larynx. Methods: Seventy (n = 70) healthy individuals with professional or amateur avocation with singing were randomized in this study. Specific inclusion and exclusion criteria were determined for the final study population. Age limit ranged from 18 to 65 years. The anatomy of the larynx and the vocal tract were examined with the use of high-resolution anteroposterior cervical lateral radiography (lateral X-ray). Morphometric characteristics of the larynx were studied through stroboscopy. Data were collected based on a questionnaire (special singer examination protocol) concerning individual’s medical history, demographics, as well as the respective voice category (based on frequency) each examinee was previously classified. Head and neck ENT clinical examination, radiographic and stroboscopic examination of the larynx were the next steps of each participant’s assessment. Specific parts of the vocal system were identified by imaging methods. The following dimensions were measured (mm) on each lateral X-ray; TO-MSY (the distance from the tooth sectors to the middle of the hard palate), MSY-DAS (distance from the middle of the hard palate to the second cervical vertebra), DAS-PE (distance from the second cervical vertebra to the anterior incision of the larynx), FT (distance of the vocal section, sum of TO-MSY+ MSY-DAS+ DAS-PE), F (length of the oropharynx, sum of TO-MSY+ MSY-DAS). Stroboscopic examination evaluated the size of the oropharynx, the shape of the hard palate and the epiglottis. In addition, the length, shape and width of the vocal cords as well as their thickness was recorded. Finally, the qualitative characteristics of the voice were documented including the tone and color of speech. Women of childbearing potential could undergo radiological examination only with a negative urine pregnancy test. All examinees provided signed informed consent prior to their study participation.Results: Data analysis of the present study, showed a statistically significant difference between all voice categories and all measured dimensions of the vocal system (TO-MS, MSY-DAS, DAS-PE, FT, SF). It was shown that as the distance between TO-MSY decreases, the frequency of the male voice increases (from basso to baritone and from baritone to tenore). In addition, the frequency of the male voice increases as the distance between MSY-DAS and DAS-PE decreases. DAS-PE distance was associated with changes in vocal frequency in women as well. In particular, it was observed that as the DAS-PE distance decreases, female voice frequency increases. FT distance was greater in lower frequency voices (male and female), while in high-frequency voices this distance was shorter. It was also observed that greater SF distances corresponded to lower voice frequencies in both 2 sexes. In contrast, shorter CIL distances corresponded to higher frequencies. Of note, FT distance was greater overall in men than in women. Based on the results of stroboscopy, it emerged that the smaller the size of the oropharynx in men, results in higher voice frequency. In this study population, low-frequency voices were associated with an oval shape of hard palate. In contrast, high-frequency voices were associated with a flat-shaped palate. It was also observed that as the frequency of the voice increases, the length, range and thickness of the vocal cords decreases. In women, it was observed that as the size of the oropharynx decreases, the frequency of the voice increases. The increase in the female voice frequency was also associated with a shorter length, range and thickness of the vocal cords. It should be noted that the sharpening of the voice tone was associated with an increase in its frequency, in the male and female population, respectively.In the present study, women had a smaller size of the oropharynx compared to men. The predominant shape of hard palate was oval and level in men and women, respectively. Men had longer, wider and thicker vocal cords compared to women. Men had also a heavier and more closed tone of speech compared to women.In the present study, somatometric characteristics of the participants were associated with alternations in the voice frequency. It was observed that participants with high stature exerted lower voice frequencies, while those with shorter stature (both men and women) exerted higher frequencies. Regarding the body weight, it appeared that heavier participants of both sexes had lower voice frequencies. In contrast, higher voice frequencies were observed in individuals with lower body weight. Conclusion: The results of this study reinforce the existing literature on the association of the voice with the morphometric characteristics of the larynx, as well as the the oropharynx and the vocal tract. Considering these findings, investigators conclude that a new classification of the voice based on specific measurements of anatomical areas of the vocal system is possible.

Ιστορικό: H φωνή παράγεται με τη βοήθεια του λάρυγγα και των φωνητικών οργάνων και αποτελεί ένα από τα πολυτιμότερα εργαλεία της ανθρώπινης επικοινωνίας. Η επιστήμη της φωνιατρικής ασχολείται με τις παθήσεις των φωνητικών χορδών και του φωνητικού συστήματος και αποτελεί βασικό κρίκο της αλυσίδας των ιατρικών επιστημών που συνεργάζονται για τη θεραπεία των παθήσεων της φωνής. Η ταξινόμηση της φωνής θεωρείται ακρογωνιαίος λίθος της ταυτότητας της φωνής ενός κλασικού τραγουδιστή. Όταν ο δάσκαλος φωνητικής καλείται να ταξινομήσει εμπειρικά τη φωνή ενός μαθητή, λαμβάνει υπόψη ποιοτικές παραμέτρους και χαρακτηριστικά της, όπως η χροιά, ο τόνος, το ύψος, καθώς και το ‘σημείο περάσματος’. Όλοι οι εν λόγω παράγοντες που επιδρούν στη φωνή διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο και στην τελική της ταξινόμηση. Αρκετοί ερευνητές στο παρελθόν προσπάθησαν να ταξινομήσουν τη φωνή σε κατηγορίες, βάση διαφόρων παραγόντων και κάνοντας χρήση ποικίλων μεθόδων. Σκοπός: H παρούσα μελέτη εξέτασε την πιθανή νέα ταξινόμηση της φωνητικής ικανότητας βάση συχνοτήτων, σε σχέση με την ανατομία και τα μορφολογικά χαρακτηριστικά του λάρυγγα, σε επαγγελματίες τραγουδιστές. Μέθοδοι: Στη μελέτη αυτή, εντάχθηκαν 70 υγιή άτομα που είχαν επαγγελματική ή ερασιτεχνική ενασχόληση με τη φωνητική. Συγκεκριμένα κριτήρια ένταξης και αποκλεισμού από τη μελέτη ορίσθηκαν και καθόρισαν το τελικό δείγμα. Το ηλικιακό εύρος ήταν από 18 έως 65 έτη. Η ανατομία του λάρυγγα και του φωνητικού τμήματος απεικονίστηκε στην πλάγια ακτινογραφία υψηλής ευκρίνειας τραχήλου, ενώ τα μορφομετρικά χαρακτηριστικά του λάρυγγα μελετήθηκαν μέσω στροβοσκοπικού ελέγχου. Συλλέχθηκαν δεδομένα με βάση ερωτηματολόγιο (ειδικό πρωτόκολλο εξέτασης τραγουδιστή) που αφορούσε το ατομικό ιστορικό, δημογραφικά στοιχεία, καθώς και την εκάστοτε κατηγορία φωνής βάση συχνότητας στην οποία ανήκε ο κάθε εξεταζόμενος. Ακολούθησε ΩΡΛ κλινική εξέταση κεφαλής και τραχήλου, ακτινογραφικός και στροβοσκοπικός έλεγχος του λάρυγγα. Με τις απεικονιστικές μεθόδους προσδιορίσθηκαν συγκεκριμένα τμήματα του φωνητικού συστήματος. Σε κάθε πλάγια ακτινογραφία μετρήθηκαν οι εξής αποστάσεις, σε mm: ΤΟ-ΜΣΥ (η απόσταση από τους τομείς οδόντες έως τη μεσότητα της σκληρής υπερώας), ΜΣΥ-ΔΑΣ (απόσταση από τη μεσότητα της σκληρής υπερώας έως το δεύτερο αυχενικό σπόνδυλο), ΔΑΣ-ΠΕ (απόσταση από το δεύτερο αυχενικό σπόνδυλο έως την πρόσθια εντομή του λάρυγγα), ΦΤ (απόσταση που αντιπροσωπεύει το φωνητικό τμήμα και αποτελεί το άθροισμα των ΤΟ-ΜΣΥ+ ΜΣΥ-ΔΑΣ+ ΔΑΣ-ΠΕ), ΣΤ (η απόσταση που αντιπροσωπεύει το μήκος του στοματοφάρυγγα και αποτελεί το άθροισμα των ΤΟ-ΜΣΥ+ ΜΣΥ-ΔΑΣ). Με τη στροβοσκόπηση αξιολογήθηκε το μέγεθος του στοματοφάρυγγα, το σχήμα τη σκληρής υπερώας καθώς και η επιγλωττίδα. Επιπρόσθετα, καταγράφηκε το μήκος, το σχήμα, το εύρος των φωνητικών χορδών καθώς και το πάχος τους. Τέλος, σχετικά με τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της φωνής, εκτιμήθηκε υποκειμενικά και καταγράφηκε ο τόνος και το χρώμα ομιλίας.Οι γυναίκες αναπαραγωγικής ηλικίας, μπορούσαν να υποβληθούν σε ακτινολογικό έλεγχο μόνον εφόσον το αποτέλεσμα του τεστ κυήσεως ούρων ήταν αρνητικό. Όλοι οι εξεταζόμενοι παρείχαν ενυπόγραφη συγκατάθεσή για τη συμμετοχή τους στη μελέτη.Αποτελέσματα: Από τη ανάλυση των δεδομένων της παρούσας μελέτης βρέθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά ανάμεσα σε όλες τις κατηγορίες φωνής και για όλες τις μέσες τιμές των μετρούμενων αποστάσεων του φωνητικού συστήματος (ΤΟ-ΜΣΥ, ΜΣΥ-ΔΑΣ, ΔΑΣ-ΠΕ, ΦΤ, ΣΦ). Συγκεκριμένα, φάνηκε ότι όσο μειώνεται η απόσταση ΤΟ-ΜΣΥ τόσο αυξάνεται η συχνότητα της ανδρικής φωνής (από μπάσο σε βαρύτονο και από βαρύτονο σε τενόρο). Αντίστοιχα, όσο μειώνεται η απόσταση ΜΣΥ-ΔΑΣ και η ΔΑΣ-ΠΕ τόσο αυξάνεται η συχνότητα της ανδρικής φωνής. Η απόσταση ΔΑΣ-ΠΕ συσχετίσθηκε με τη αλλαγή της φωνητικής συχνότητας και στις γυναίκες. Συγκεκριμένα, παρατηρήθηκε ότι όσο μειώνεται η απόσταση ΔΑΣ-ΠΕ τόσο αυξάνεται η γυναικεία συχνότητα της φωνής. Η απόσταση ΦΤ φάνηκε να είναι μεγαλύτερη σε φωνές χαμηλότερης συχνότητας (ανδρικές και γυναικείες), ενώ σε φωνές υψηλής συχνότητας η απόσταση αυτή ήταν μικρότερη. Παράλληλα, παρατηρήθηκε και στα 2 φύλα ότι μεγαλύτερες αποστάσεις ΣΦ αντιστοιχούσαν σε χαμηλότερες συχνότητες φωνής. Αντίθετα, μικρότερες αποστάσεις ΣΦ αντιστοιχούσαν σε υψηλές συχνότητες. Επίσης, φάνηκε ότι η απόσταση ΦΤ ήταν συνολικά μεγαλύτερη στους άνδρες σε σχέση με τις γυναίκες.Με βάση τα αποτελέσματα της στροβοσκόπησης προέκυψε ότι όσο μικραίνει το μέγεθος του στοματοφάρυγγα στους άνδρες, τόσο αυξάνεται η συχνότητα της φωνής. Σε αυτό τον πληθυσμό της μελέτης, οι χαμηλής συχνότητας φωνές συσχετίσθηκαν με ωοειδές σχήμα σκληρής υπερώας. Αντιθέτως, οι υψηλής συχνότητας φωνές συσχετίσθηκαν με επίπεδο σχήμα αυτής. Παρατηρήθηκε επίσης ότι καθώς αυξάνεται η συχνότητα της φωνής μειώνεται το μήκος, το εύρος και το πάχος των φωνητικών χορδών. Μέσω της ίδιας εξέτασης στις γυναίκες, παρατηρήθηκε ότι όσο μειώνεται το μέγεθος του στοματοφάρυγγα τόσο αυξάνεται η συχνότητα της φωνής. Παράλληλα, η αύξηση της συχνότητας της γυναικείας φωνής συσχετίσθηκε με μικρότερο μήκος, εύρος και πάχος των φωνητικών χορδών. Τέλος, πρέπει να σημειωθεί ότι η όξυνση του τόνου της φωνής συσχετίσθηκε με την αύξηση της συχνότητάς της, τόσο στον ανδρικό όσο και στο γυναικείο πληθυσμό. Στην παρούσα μελέτη οι γυναίκες εμφάνισαν μικρότερο μέγεθος στοματοφάρυγγα συγκριτικά με τους άνδρες. Το επικρατές σχήμα σκληρής υπερώας στους άνδρες ήταν το ωοειδές, ενώ στις γυναίκες το επίπεδο. Οι άνδρες επίσης, είχαν μακρύτερες, πλατύτερες και πιο παχιές φωνητικές χορδές σε σχέση με τις γυναίκες. Παράλληλα, οι άνδρες εμφάνιζαν βαρύτερο και πιο κλειστό τόνο ομιλίας συγκριτικά με τις γυναίκες.Στην παρούσα μελέτη, τα σωματομετρικά χαρακτηριστικά των συμμετεχόντων συσχετίσθηκαν με μεταβολές στη συχνότητα της φωνής. Παρατηρήθηκε ότι, χαμηλότερες συχνότητες φωνής εμφάνιζαν τα άτομα με υψηλό ανάστημα, ενώ υψηλότερες συχνότητες εμφάνιζαν τα άτομα με κοντύτερο ανάστημα (άνδρες και γυναίκες αντίστοιχα). Σε σχέση με το σωματικό βάρος, φάνηκε ότι βαρύτερα άτομα και των δύο φύλων εμφάνιζαν χαμηλότερες συχνότητες φωνής. Αντίθετα, υψηλότερες συχνότητες φωνής είχαν τα άτομα με μικρότερο σωματικό βάρος. Συμπέρασμα: Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης αυτής ενισχύουν την ήδη υπάρχουσα βιβλιογραφία για τις συσχετίσεις της φωνής με τα μορφομετρικά χαρακτηριστικά του λάρυγγα, καθώς και τις διαστάσεις του στοματοφάρυγγα και της φωνητικής οδού. Παράλληλα φάνηκε πως είναι δυνατή μία νέα ταξινόμηση της φωνής με βάση συγκεκριμένες μετρήσεις ανατομικών περιοχών του φωνητικού συστήματος.