Untersuchungswerkzeuge zur endoskopischen Evaluation des laryngealen Adduktionsreflexes

verfasst von

Jacob Friedemann Fast

betreut von

Tobias Ortmaier

Abstract

Der gesunde, menschliche Kehlkopf schützt die tieferen Atemwege durch reflexhafte Mechanismen vor dem Eindringen von Partikeln, der sogenannten Aspiration. Einer dieser Mechanismen ist der laryngeale Adduktionsreflex (LAR), der eine rasche Zusammenführung der Stimmlippen bewirkt. Störungen des LAR können zu einer erhöhten Aspirationswahrscheinlichkeit führen – ein Risikofaktor für eine potentiell lebensbedrohliche Lungenentzündung. Ein Routinescreening des LAR bei Verdacht auf einen pathologischen Reflexablauf ist daher medizinisch sinnvoll. Bisherige LAR-Evaluationsverfahren beruhen jedoch auf invasiven, nutzerabhängigen und/oder ungezielten Methoden. Die Reflexperformance wird bislang zudem hauptsächlich qualitativ bewertet. Zur Reduktion der genannten Nachteile wurde an der Medizinischen Hochschule Hannover ein alternatives Verfahren entwickelt und initial erprobt. Dieser Microdroplet Impulse Testing of the LAR (MIT-LAR) genannte Ansatz beruht auf dem Beschuss der Larynxschleimhaut mit einem Tröpfchen. Durch Nutzung eines Hochgeschwindigkeitslaryngoskopsystems und manuelle Auswertung der gewonnenen Bildsequenzen konnte die LAR-Latenz bei Testpersonen mit hoher zeitlicher Auflösung gemessen werden. Obgleich dieses MIT-LAR-System einen Fortschritt gegenüber vorherigen Verfahren darstellt, weist es hinsichtlich der Reproduzierbarkeit der LAR-Auslösung sowie hinsichtlich der Objektivität der optischen LAR-Analyse weiteres Optimierungspotential auf. Sowohl die tropfenvermittelte Stimulation als auch die optische Analyse des LAR werden in der vorliegenden, interdisziplinären Arbeit adressiert: Ein neuartiger Tropfenapplikator ermöglicht die Bildung eines stabilen Stimulationströpfchens mit variabler Mündungsenergie. Eine histologische Analyse des Läsionspotentials an Schweinekehlköpfen ergibt keinen Hinweis auf Gewebeschäden. Zwei stereoskopische Hochgeschwindigkeitslaryngoskope werden konzipiert und aufgebaut. In Kombination mit dem Tropfenapplikator und einem Algorithmus zur Approximation der Tropfenflugbahn ermöglichen diese die Vorhersage des Tropfenaufprallortes. Bei Verwendung eines stablinsen- bzw. bildleiterbasierten Systems werden im Labor Vorhersagefehler von (0,9 ± 0,6) mm bzw. (1,3 ± 0,8) mm gemessen. Abschließend wird ein Verfahren zur automatisierten Analyse von MIT-LAR-Sequenzen entwickelt und an einem Datensatz erprobt. Dies führt zur erstmaligen, computergestützten Messung der Stimmlippen-Winkelgeschwindigkeit während der Adduktionsphase des menschlichen LAR. Im Fall einer vollständigen bzw.~unvollständigen Adduktion werden Werte von (891 ± 516) °/s bzw. (421 ± 221) °/s erhalten. Dies stellt eine Erweiterung des medizinischen Wissensstandes dar.

Organisationseinheit(en)

Institut für Mechatronische Systeme

Typ

Dissertation

Anzahl der Seiten

193

Publikationsdatum

2023

Publikationsstatus

Veröffentlicht

Elektronische Version(en)

https://doi.org/10.15488/13562 (Zugang: Offen)