Ultraschnelle dynamische 3-dimensionale Magnetresonanztomographie der Stimmlippenschwingung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Johannes Fischer; Dr. Louisa Traser
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Phoniatrie und Audiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525074946

Die Video-Laryngo-Stroboskopie ist der Goldstandard bei der klinischen Beurteilung der Stimmlippen (SL) Schwingung, welche für die Stimmproduktion notwendig ist. Aufgrund der durch die Endoskopie bedingten Sicht von oben auf die SL, ist diese Technik jedoch limitiert in der Darstellung der vertikalen SL-Bewegung, der Konfiguration der Glottisöffnung sowie der medialen Stimmlippenoberfläche während der Oszillation. Bewegungen unterhalb der SL-Ebene sind bei den derzeitigen Bildgebungsverfahren verborgen, sodass eine vollständige Beschreibung der Randkantenverschiebung der SL in koronarer Projektion fehlt. Aus diesem Grund haben wir eine neue Aufnahmetechnik für die Magnetresonanztomographie (MRT) entwickelt, welche die erforderliche hohe zeitliche Auflösung von deutlich unter 1 ms ermöglicht und erstmals eine dynamische 2D-Bildgebung der SL-Schwingung in der koronaren Projektion erlaubt. In dem vorliegenden Projekt wollen wir unsere bisherige Arbeit vertiefen und unsere Aufnahmetechnik auf 3D ausweiten. Die überarbeitete Technik soll in einer Probandenstudie eingesetzt werden, in der wir verschiedene Schwingungsmodi bei trainierten Sänger*innen abbilden wollen. Das Projekt startet mit der Messung der Relaxationsparameter der SL mit dem Ziel, Kontrast und Signal für die folgenden Bildgebungsstudien zu optimieren. Die neue dynamische 3D-Messsequenz soll eine zusätzliche Frequenzkodierung entlang der langsamen Achse der SL-Bewegung verwenden. Optimale Sequenzparameter werden aus den Simulationen von nummerischen SL-Phantomen ermittelt. Während der Probandenstudie werden wir die 3D-Messsequenz einsetzen, um die SL-Oszillation bei 20 Probanden zu visualisieren und geometrische Merkmale, wie z. B. die SL-Kontaktfläche und ihre vertikale Bewegung während der Oszillation, zu extrahieren. Während der MRT-Messung nehmen wir simultan ein Elektroglottogramm auf, um die Bewegungsinformation zu jedem Zeitpunkt bestimmen zu können. Um die Messzeiten zu verkürzen und den Probandenkomfort zu verbessern, wollen wir die bisher notwendigen Kontakt-Elektroden durch ein Mikrofon ersetzen. Die in der Studie verwendete Grundfrequenz hängt mit der zeitlichen Auflösung der MRT-Technik zusammen. Um diese in künftigen Studien zu erhöhen, werden wir daher auch an der Verbesserung der zeitlichen Auflösung arbeiten, die derzeit durch die periphere Nervenstimulation (PNS) begrenzt ist. Weiterhin werden wir untersuchen, ob die radiale Bildgebung eine geeignete Alternative darstellt, da diese Technik eine Reduktion des Störgeräusches und der PNS verspricht. Die Qualität der verschiedenen Messtechniken wird anhand eines MRT-kompatiblen SL-Bewegungsphantom verglichen. Im Laufe des Projekts wird ein Set dynamischer 3D Darstellungsmöglichkeiten der SL-Schwingung entwickelt. Dieses ermöglicht eine grundlegend neue in-vivo Analyse der SL-Oszillation und hat damit das Potential physiologische Aspekte der Stimmproduktion tiefgreifender zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Michael Bock; Professor Dr. Matthias Echternach; Professor Dr. Bernhard Richter