Dinámica de Flujos y Acústica de las Vibraciones Glotales a Diferentes Frecuencias
Autores: Xi, Jinxiang; Talaat, Mohamed; Si, Xiuhua; Dong, Haibo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Dinámica de Flujos y Acústica de las Vibraciones Glotales a Diferentes Frecuencias
Categoría
Artes
Subcategoría
Música
Palabras clave
Vibración glotal
Dinámica del flujo de aire
Señales sonoras
Modelo computacional
Frecuencias de vibración
Señales de presión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
La vibración glótica es fundamental para los trastornos relacionados con la respiración y la generación de sonidos respiratorios. Sin embargo, las respuestas del flujo y la acústica a las vibraciones glóticas de diferentes frecuencias no están claras. El objetivo de este estudio es evaluar numéricamente las influencias de las frecuencias de vibración glótica en la dinámica del flujo de aire inspiratorio y las señales de sonido inducidas por el flujo; esto es diferente de la fonación normal que se impulsa por flujos espiratorios controlados. Se desarrolló un modelo computacional que comprendía un modelo de boca-garganta-pulmón basado en imágenes y una glotis dinámica que se expandía/contraía siguiendo una forma de onda sinusoidal. Se utilizaron simulaciones de grandes remolinos para resolver las evoluciones temporales y espaciales del flujo, y se analizaron las señales de presión utilizando diferentes algoritmos de transformación (wavelet, Hilbert, Fourier, etc.). Los resultados muestran que las vibraciones glóticas alteraron significativamente los flujos en la glotis y la tráquea, especialmente a altas frecuencias. Con el aumento de las frecuencias de vibración, los vórtices disminuyeron en escala y se movieron del flujo principal a las paredes. Se produjeron cambios de fase entre el movimiento de la glotis y las tasas de flujo glótico para todas las frecuencias consideradas. Debido a este cambio de fase, las fuerzas de presión resistieron el movimiento glótico en la primera mitad de la contracción/expansión y asistieron el movimiento glótico en la segunda mitad de la contracción/expansión. La magnitud de la fluctuación del flujo glótico fue aproximadamente lineal con la frecuencia de vibración (~), mientras que la fuerza de presión normal aumentó de manera no lineal con la frecuencia (~). Las señales de presión instantáneas fueron irregulares a bajas frecuencias de vibración (10 y 20 Hz) pero se volvieron más regulares con el aumento de las frecuencias en el perfil de presión, periodicidad y parámetros transformados por wavelet. Se exploraron las características acústicas específicas de la frecuencia de vibración glótica en dominios temporal y de frecuencia, que pueden utilizarse individualmente o como una combinación en el diagnóstico de disfunción de las cuerdas vocales, ronquidos, apnea del sueño u otras enfermedades relacionadas con la respiración.
Descripción
La vibración glótica es fundamental para los trastornos relacionados con la respiración y la generación de sonidos respiratorios. Sin embargo, las respuestas del flujo y la acústica a las vibraciones glóticas de diferentes frecuencias no están claras. El objetivo de este estudio es evaluar numéricamente las influencias de las frecuencias de vibración glótica en la dinámica del flujo de aire inspiratorio y las señales de sonido inducidas por el flujo; esto es diferente de la fonación normal que se impulsa por flujos espiratorios controlados. Se desarrolló un modelo computacional que comprendía un modelo de boca-garganta-pulmón basado en imágenes y una glotis dinámica que se expandía/contraía siguiendo una forma de onda sinusoidal. Se utilizaron simulaciones de grandes remolinos para resolver las evoluciones temporales y espaciales del flujo, y se analizaron las señales de presión utilizando diferentes algoritmos de transformación (wavelet, Hilbert, Fourier, etc.). Los resultados muestran que las vibraciones glóticas alteraron significativamente los flujos en la glotis y la tráquea, especialmente a altas frecuencias. Con el aumento de las frecuencias de vibración, los vórtices disminuyeron en escala y se movieron del flujo principal a las paredes. Se produjeron cambios de fase entre el movimiento de la glotis y las tasas de flujo glótico para todas las frecuencias consideradas. Debido a este cambio de fase, las fuerzas de presión resistieron el movimiento glótico en la primera mitad de la contracción/expansión y asistieron el movimiento glótico en la segunda mitad de la contracción/expansión. La magnitud de la fluctuación del flujo glótico fue aproximadamente lineal con la frecuencia de vibración (~), mientras que la fuerza de presión normal aumentó de manera no lineal con la frecuencia (~). Las señales de presión instantáneas fueron irregulares a bajas frecuencias de vibración (10 y 20 Hz) pero se volvieron más regulares con el aumento de las frecuencias en el perfil de presión, periodicidad y parámetros transformados por wavelet. Se exploraron las características acústicas específicas de la frecuencia de vibración glótica en dominios temporal y de frecuencia, que pueden utilizarse individualmente o como una combinación en el diagnóstico de disfunción de las cuerdas vocales, ronquidos, apnea del sueño u otras enfermedades relacionadas con la respiración.