Využití metody konečných prvků pro modelování vlivu vlastností laminy proprii na kmitání lidských hlasivek a vytvařený hlas

Finite element modelling of the effect of lamina propria properties on vocal-fold vibrations and produced sound

abstract

en

The study presents a two-dimensional (2D) finite element (FE) model of the fluid-structure-acoustic interaction during self-sustained oscillation of the human vocal folds. The effect of lamina propria thickness and material properties on simulated videokymographic (VKG) images of vocal-fold vibrations and produced sound spectra is analyzed. Such variation of the lamina propria properties can be caused by certain vocal-fold pathologies such as Reinke's edema. Numerically simulated VKG images show close similarities with those observed laryngoscopically in vivo. The developed FE model can be used to study relations among pathological changes in vocal folds tissue, the resulting VKG images and the produced sound spectra.

Práce se zabývá rovinným (2D) konečněprvkovým (MKP) modelem interakce mezi strukturou, tekutinou a akustikou během samobuzeného kmitání lidských hlasivek. V práci je analyzován vliv tloušťky a materiálových parametrů laminy proprii na výsledný videokymogram kmitání hlasivek a vytvářený hlas. Takovéto změny v tkáni laminy proprii mohou být způsobeny různými patologiemi hlasivek jako je například Rinkeho edém. Numericky simulované videokymogramy vykazují dobrou shodu s videokymogramy získanými laryngoskopicky in vivo. Vytvořený konečněprvkový model může být použit pro studium vztahu mezi patologickými změnami v tkáni hlasivek, výslednými videokymogramy a vytvářeným hlasem.

The study presents a two-dimensional (2D) finite element (FE) model of the fluid-structure-acoustic interaction during self-sustained oscillation of the human vocal folds. The effect of lamina propria thickness and material properties on simulated videokymographic (VKG) images of vocal-fold vibrations and produced sound spectra is analyzed. Such variation of the lamina propria properties can be caused by certain vocal-fold pathologies such as Reinke's edema. Numerically simulated VKG images show close similarities with those observed laryngoscopically in vivo. The developed FE model can be used to study relations among pathological changes in vocal folds tissue, the resulting VKG images and the produced sound spectra.

biomechanika hlasu, inteakce struktura-tekutina-akustika, numerická simulace fonace, metoda konečných prvků, videokymografie

biomechanics of voice, fluid-structure-acoustic interaction, finite element method, simulation of phonation, videokymography

21.08.2013

Medical Healthcom

Praha

978-80-260-4832-9

Proceedings of the 10th Pan Europan Voice Conference

135–136

2