Ο ρόλος και η σπουδαιότητα της στροβοσκόπησης στην εκτίμηση των παθήσεων των φωνητικών χορδών.

   «Η φωνή είναι το βαρόμετρο της ψυχής»
    R.Nieoczym

Η έμμεση λαρυγγοσκόπηση με την χρήση του κατόπτρου αποτελούσε για πάνω από 100 χρόνια τον μοναδικό τρόπο εξέτασης των φωνητικών χορδών και του υποφάρυγγα. Η ιδέα ανήκει στον μουσικό και δάσκαλο φωνητικής, Manuel Garcia, το 1854. Ο Thomas French, στη Νέα  Υόρκη το 1882, κατάφερε πρώτος να φωτογραφήσει τις φωνητικές χορδές. 
Η μέθοδος βέβαια της έμμεσης λαρυγγοσκόπησης έχει αρκετά μειονεκτήματα. Κυριότερο μειονέκτημα αποτελεί η μη ανοχή της εξέτασης από μεγάλη ομάδα ασθενών, αλλά και η απεικόνιση των φωνητικών χορδών σε μη φυσιολογική λειτουργικά θέση, ώστε να μην μπορεί να γίνει σωστή εκτίμηση της βιο-μηχανικής λειτουργίας τους. Έτσι γίνεται εκτίμηση της εικόνας των φωνητικών χορδών μόνο κατά την αναπνοή και τη συνεχή φώνηση ενός φωνήεντος, για σύντομο χρονικό διάστημα, από έναν μόνο εξεταστή. 
Με τη βοήθεια της τεχνολογίας και την εισαγωγή των ενδοσκοπίων (εύκαμπτων και άκαμπτων) είναι πια δυνατή η λεπτομερέστερη απεικόνιση των  φωνητικών χορδών (άκαμπτο ενδοσκόπιο λάρυγγα, 70° ή 90°), η εκτίμηση της βιο-μηχανικής λειτουργίας του λάρυγγα κατά την ομιλία αλλά και το τραγούδι (διαρινικό εύκαμπτο ενδοσκόπιο), με συνεχή δυνατότητα φωτογράφησης, καταγραφής και αναπαραγωγής.
Ακόμη και η ενδοσκόπηση όμως πολλές φορές δεν επαρκεί.  Η κατανόηση της φυσιολογίας της παραγωγής της φωνής, η γνώση της μικροανατομίας των φωνητικών χορδών και η απεικόνηση της δόνησης του ελεύθερου άκρου τους, αποτελούν απαραίτητες προϋποθέσεις για να διαγνωσθούν και να μελετηθούν  πολλές περιπτώσεις δυσφωνιών και παθήσεων των φωνητικών χορδών.

Θεωρίες παραγωγής φωνής

    • Μυο -ελαστική αεροδυναμική θεωρία (one mass model): Van den Berg 1958(1)
    • Cover- body theory (two mass model): Hirano 1974(2)
    • Self- oscillating theory (three mass model): Titze 1994(3)

Τρεις είναι οι βασικές θεωρίες οι οποίες επιχειρούν να εξηγήσουν τη φυσιολογία της παραγωγής της φωνής και ουσιαστικά η κάθε επόμενη αποτελεί συνέχεια και συμπλήρωμα της προηγούμενης.
Η Μυο – ελαστική αεροδυναμική θεωρία την οποία ανέπτυξε ο Van den Berg το 1958 αποτελεί τη θεμελιώδη θεωρία πάνω στην οποία ανέπτυξε ο Hirano την θεωρία Cover-Body και στη συνέχεια ο Titze την self-oscillating theory.
Ο αριθμός των μαζών (one, two, three mass model) αναφέρεται στη θεώρηση των φωνητικών πτυχών ως μία δονούμενη μάζα ή ως σύμπλεγμα δύο ή τριών μαζών. Ο Titze σήμερα συνεχίζοντας τα πειράματα του χρησιμοποιεί μοντέλο 16 μαζών.  

Η μυο -ελαστική αεροδυναμική θεωρία,  στηρίζεται στις ελαστικές ιδιότητες των φωνητικών πτυχών (μυο ελαστική) και στο φαινόμενο Bernoulli.

Οι φωνητικές χορδές βρίσκονται αρχικά σε θέση προσαγωγής. Ο εκπνεόμενος αέρας αυξάνει την  υπογλωττιδική πίεση, η οποία μόλις υπερβεί την αντίσταση των φωνητικών πτυχών τις απωθεί και ο αέρας διέρχεται ανάμεσα τους. 
Καθώς ο αέρα διέρχεται από τη στενότερη περιοχή της γλωττίδας, η ταχύτητα του αυξάνει προκαλώντας πτώση της πίεσης κάθετα στην κατεύθυνση ροής (φαινόμενο Bernoulli).
Η πτώση της πίεσης μαζί με τις ελαστικές ιδιότητες των φωνητικών πτυχών επαναφέρουν τις φωνητικές πτυχές στην αρχική τους θέση και ο κύκλος επαναλαμβάνεται. Εικ. 1
Η απαγωγή καθώς και η επαναφορά των φωνητικών χορδών στην αρχική τους θέση γίνονται πάντα από κατώτερο προ το ανώτερο χείλος,
Έτσι σύμφωνα με τη θεωρία του Van de Berg  η φωνή είναι μία σειρά από εκπνεύσεις αέρα .
Φαίνεται όμως ότι η θεώρηση της δόνησης των φωνητικών χορδών ως μία ενιαία μάζα δεν αρκεί για να εξηγήσει την μεγάλη ποικιλία των διακυμάνσεων της φωνής σε συχνότητα, ένταση και ποιότητα τόσο μετά από επίμονη άσκηση (τραγουδιστές, ηθοποιοί), όσο και σε παθολογικές καταστάσεις.

Έτσι ο Hirano μελετώντας και περιγράφοντας την ιστολογική δομή των φωνητικών πτυχών ανέπτυξε την cover-body theory σύμφωνα με την οποία διαχωρίζει τη φωνητική πτυχή ιστολογικά σε 5 στρώματα και λειτουργικά σε 3. 
Κάθε ένα από τα 5 ιστολογικά στρώματα των φωνητικών πτυχών (μη-κερατινοποιημένο πολύστιβο πλακώδες επιθήλιο, χώρος του Reinke, ενδιάμεση και εν τω βάθει στιβάδα της βασικής στιβάδας –lamina propria- και φωνητικός μυς)   έχει διαφορετικές  μηχανικές ιδιότητες, με διαβάθμιση από το ελαστικότερο στρώμα εσωτερικά (επιθήλιο και χώρος του Reinke), στο περισσότερο άκαμπτο εξωτερικά (φωνητικός μυς).Εικ. 2, 3

Λειτουργικά το επιθήλιο και ο χώρος του Reinke αποτελούν το στρώμα που ονομάζεται cover και αποτελεί το δονούμενο άκρο των φωνητικών πτυχών με μεγάλη ελαστική ευκαμψία και κινητικότητα . Η ενδιάμεση και η εν τω βάθει στιβάδα της βασικής στιβάδας αποτελούν ένα μεταβατικό στρώμα, το οποίο ονομάζεται transitional, με μεσαίου  βαθμού ακαμψία και κινητικότητα. Τέλος ο φωνητικός μυς αποτελεί λειτουργικά το στρώμα με το όνομα body, με μεγάλη ακαμψία και μικρή κινητικότητα. Είναι το μοναδικό στρώμα με ενεργητική κίνηση με νεύρωση από το παλίνδρομο λαρυγγικό.

Η ιδιαιτερότητα λοιπόν της ιστολογικής δομής των φωνητικών πτυχών οδηγεί στην παθητική παραγωγή του βλεννογονικόυ κύματος κατά τη ροή του αέρα ανάμεσα τους.  
Τα χαρακτηριστικά του βλεννογονικού κύματος (πλάτος και περίοδος), τα οποία εξαρτώνται από τις ελαστικές ιδιότητες των στρωμάτων των φωνητικών πτυχών,  προσδίδουν τα ανάλογα χαρακτηριστικά στη ποιότητα της φωνής (ένταση και συχνότητα). Εικ.4

Πως διατηρείται όμως το βλεννογονικό κύμα στο χρόνο;

Ο Titze χρησιμοποιώντας περίπλοκα μοντέλα προσομοίωσης λάρυγγα και αρκετούς μαθηματικούς τύπους και νόμους φυσικής κατέληξε στο μοντέλο τριών μαζών, θεωρώντας τις φωνητικές πτυχές ως ένα ταλαντούμενο παρά δονούμενο σώμα. 
Οι τρεις μάζες αντιστοιχούν στο άνω και κάτω χείλος του δονούμενου άκρου των φωνητικών πτυχών και στο σώμα, δηλαδή στον φωνητικό μυ, και συνδέονται μεταξύ τους με ελαστικές συνδέσεις.
Το σχήμα της γλωττίδας μεταβάλλεται συνεχώς από συγκλίνων σε αποκλίνων, με αποτέλεσμα τη συνεχή μεταβολή της πίεσης στη γλωττίδα από θετική σε αρνητική, ακολουθώντας τις αντίστοιχες αλλαγές της πίεσης υπογλωττιδικά και υπεργλωττιδικά.
Έτσι η κάθετη αυτή διαφορά φάσης πίεσης  οδηγεί σε συνεχή ροή αέρα και σε ταλάντωση των φωνητικών πτυχών η οποία δε φθίνει με το χρόνο. Εικ.5

Αρχές στροβοσκόπησης

Η ακεραιότητα του δονούμενου ελεύθερου χείλους των φωνητικών πτυχών είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την παραγωγή καλής φωνής. Η μέση συχνότητα δόνησης του ελεύθερου χείλους (βλεννογονικό κύμα) και επομένως η βασική συχνότητα (Fo) της παραγόμενης φωνής,  είναι περίπου 100 Hz στους άνδρες και 220 Hz στις γυναίκες. Η δόνηση λοιπόν αυτή δεν μπορεί να γίνει αντιληπτή από το ανθρώπινο μάτι κατά την εξέταση με συνεχές φως ακόμη και με το άκαμπτο  ενδοσκόπιο.
Το στροβοσκοπικό φως φωτίζει διαφορετικά σημεία διαδοχικών κύκλων του βλεννογονικού κύματος, με συχνότητα περίπου 2 Hz μικρότερη από τη βασική συχνότητα του εξεταζόμενου. Έτσι δημιουργείται η εντύπωση της βραδείας κίνησης του δονούμενου άκρου των φωνητικών πτυχών και η δυνατότητα εκτίμησης των μεταβολών του βλεννογονικού κύματος, της κινητικότητας και του τόνου των φωνητικών χορδών, της διήθησης, της σύστασης και του πάχους κάθε αλλοίωσης των φωνητικών χορδών.
Ο συγχρονισμός της συχνότητας του στροβοσκοπικού φωτός με την βασική συχνότητα της φώνησης έχει σαν αποτέλεσμα οι φωνητικές χορδές να απεικονίζονται ακίνητες. 

Ενδείξεις και περιορισμοί της στροβοσκόπησης

Η χρήση του στροβοσκοπικού φωτός γίνεται κατά κανόνα μέσω του άκαμπτου λαρυγγοσκοπίου 70°ή 90°. Αρκετοί ειδικοί του χώρου χρησιμοποιούν και το εύκαμπτο ενδοσκόπιο για στροβοσκόπηση, το οποίο όμως  θα πρέπει να προωθηθεί σε απόσταση μόλις 2-3mm από τις φωνητικές χορδές  κατά τη διάρκεια της συνεχούς φώνησης ενός φωνήεντος, ώστε να επιτευχθεί σταθερή εικόνα.
Τα χαρακτηριστικά του βλεννογονικού κύματος που θα πρέπει να αξιολογηθούν, ώστε να εκτιμηθεί η ανατομική ακεραιότητα και η λειτουργικότητα των φωνητικών χορδών, είναι: η συμμετρία, η περιοδικότητα, το πλάτος, καθώς και η ύπαρξη αδυναμικών περιοχών, δηλαδή περιοχών χωρίς  δόνηση. 

Κύριες ενδείξεις στροβοσκόπησης αποτελούν: 1. εκτίμηση των μεταβολών του βλεννογονικού κύματος μετά από τραυματισμό ή χειρουργείο, 2. εκτίμηση της κινητικότητας και του τόνου των φωνητικών χορδών μετά από παράλυση, 3. διαφορική διάγνωση των φωνητικών κομβίων από τις υποβλεννογόνιες κύστεις,  4. αναγνώριση πρώιμων ή μικρών αλλοιώσεων των φωνητικών χορδών (π.χ. κομβία, θηλώματα, νεοπλασίες) και τέλος 5. εκτίμηση της σύστασης, του πάχους και της διήθησης κάθε αλλοίωσης των φωνητικών χορδών.
Η χρήση της στροβοσκόπησης οδηγεί σε  αλλαγή της διάγνωσης στο 18% των περιπτώσεων.(4)
Η στροβοσκόπηση δεν μπορεί να χρησιμεύσει: 1. όταν η δυσφωνία συνοδεύεται από πρωτοπαθή ή δευτεροπαθή υπεργλωττιδική σύσπαση, 2. στην εκτίμηση της διήθησης του γλωττιδικού καρκίνου όταν συμμετέχει η πρόσθια εντομή ή ο αρυταινοειδής χόνδρος ή στη διαφορική διάγνωση της ενδοθηλιακής ατυπίας από τον διηθητικό καρκίνο(5), και τέλος στη διαφορική διάγνωση της σπασμωδικής δυσφωνίας (spasmodic dysphonia) από τη δυσφωνία λόγω μυϊκής τάσης (muscle tension dysphonia).

Βασικό μειονέκτημα της μεθόδου αποτελεί το γεγονός ότι δεν πρόκειται για πραγματική εικόνα αλλά για σύνθεση σημείων από διαδοχικούς κύκλους του βλεννογονικού κύματος. Έτσι σε περιπτώσεις απεριοδικότητας του βλεννογονικού κύματος, ο στροβοσκοπικός έλεγχος δεν μπορεί να βοηθήσει στη διάγνωση.
Επίσης η υποκειμενική εκτίμηση των επιμέρους παραμέτρων της στροβοσκοπικής εικόνας, καθιστά τη μέθοδο δύσχρηστη ως εργαλείο έρευνας.(6)

Το πρόβλημα αυτό έρχονται να λύσουνε πιο προηγμένες τεχνολογικά μέθοδοι όπως η βιντεοκυματογραφία (videokymography) και η υψηλής συχνότητας βιντεοσκόπηση (high-speed videostroboscopy), των οποίων όμως η χρήση περιορίζεται λόγω του υψηλού τους κόστους και των περιορισμένων ενδείξεων τους. 
Η στροβοσκοπική εξέταση λοιπόν των φωνητικών χορδών  εξακολουθεί να αποτελεί τον καλύτερο τρόπο για την λεπτομερέστερη και πιο εξειδικευμένη εκτίμηση των παθήσεων της φώνησης σε κλινικό επίπεδο, είτε λόγω οργανικών είτε λόγω λειτουργικών διαταραχών.

Βιβλιογραφικές αναφορές
    1. Van Den Berg J. Myoelastic-aerodynamic theory of voice production. J Speech Hear Res. 1958 Sep;1(3):227-44
    2. Hirano M, Koike Y, Hirose K, Kasuya H. Observation of mucous membrane of human vocal cords under electron miscoscopy. Nippon Jibiinkoka Gakkai Kaiho. 1974 Sep 20;77(9):650-6. Japanese.
    3. Hsiao TY, Solomon NP, Luschei ES, Titze IR, Liu K, Fu TC, Hsu MM. Effect of subglottic pressure on fundamental frequency of the canine larynx with active muscle tensions. Ann Otol Rhinol Laryngol. 1994 Oct;103(10):817-21
    4. Sataloff RT, Spiegel JR, Hawkshaw M. Strobovideolaryngoscopy: results and clinical value. Ann Otol Rhinol Laryngol. 1991 Sep;100(9 Pt 1):725-7
    5. Colden D, Zeitels SM, Hillman RE, Jarboe J, Bunting G, Spanou K. Stroboscopic assessment of vocal fold keratosis and glottis cancer. Ann Otol Rninol Laryngol 2001; 110:293-298
    6. Rosen CA. Stroboscopy as a Research Instrument: Development of a Perceptual Evaluation Tool. The Laryngoscope 2005; 115:423-428