Исследование колебаний голосовых связок (стробоскопия)

Для исследования функции голосовых связок необходимо наблюдать за их колебаниями: равномерно ли вибрируют обе связки, колеблется ли вся связка или только ее часть, не изменяется ли характер вибрации связок в связи с высотой тона и т. д.

Увидеть колебания голосовых связок в ларингоскопическом зеркале невозможно в виду быстрого следования одного колебания за другим: наш глаз не воспринимает такой быстрой смены зрительных впечатлений, и потому нам кажется, что при издавании звука голосовые связки стоят совершенно неподвижно. Метод, при помощи которого можно разложить быстрые колебания голосовых связок и сделать их видимыми для глаза, называется стробоскопией или еще точнее — ларингостробоскопией.

Метод стробоскопии изобретен в 1834 (1832) г. Шампфером, а для наблюдения колебаний голосовых связок впервые был применен Эртелем в 1878 г.

Принцип стробоскопии основывается на двух законах физиологической оптики:

• 1) на физиологической способности сетчатки нашего глаза задерживать зрительное впечатление, полученное от освещенного предмета, еще в течение 0,2 секунды после того, как предмет исчез из поля зрения;
• 2) на том оптическом законе, что сетчатка глаза не воспринимает больше раздельно, а сливает вместе следующие друг за другом зрительные впечатления, когда последние протекают с большой скоростью, говоря точнее — когда интервалы между отдельными зрительными впечатлениями по времени меньше 0,2 секунды.

На основании этого именно (последнего) закона мы при рассматривании голосовых связок в ларингоскоп при фонации не видим колебаний голосовых связок, так как последние протекают в несравненно более быстром темпе. Так, басовое Е имеет 81 кол/с, а¹ — 435 кол/с, а сопрановое с³ — 1034 кол/с.

Следовательно, для того чтобы увидеть колебания, надо их искусственно замедлить, притом замедлить настолько, чтобы можно было их наблюдать во всех деталях.

Сущность стробоскопии заключается в следующем.

При рассматривании какого-либо неподвижного предмета через отверстия вращающегося диска (причем глаз будет прикрываться промежутками между отверстиями не дольше, чем в течение 1/6 секунды) мы от предмета получим непрерывное впечатление. Такое же непрерывное впечатление, но уже впечатление непрерывного движения, мы получим и от предмета, находящегося в движении, когда он между двумя прикрытиями меняет свое положение, так как зрительные впечатления, следуя одно за другим, сливаются в новое движение — искусственное, кажущееся, но уже замедленное.

Но и находящийся в периодическом движении предмет может казаться неподвижным, если мы сквозь отверстие диска будем видеть его в те моменты, когда он будет находиться в одной и той же фазе совершаемого им периодического движения. Это будет иметь место в тех случаях, когда период колебаний вибрирующего тела и период пробега прорезов в диске мимо глаза будут абсолютно совпадать. Такое положение можно схематически изобразить (по Музехольду), разделив ось абсцисс на некоторое количество равных частей, чтобы этим изобразить равные промежутки времени, через которые повторяется одна и та же фаза движения (рис. 2.5).

Рис. 2.5.

Если время, в течение которого точка а переместится до а', совпадет со временем, пока последующий разрез диска пробежит мимо нашего глаза, мы все время будем видеть только точку а. Остальные же фазы движения будут скрыты от нашего глаза промежутками между отверстиями диска, и предмет будет нам казаться все время стоящим неподвижно.

Рис. 2.6.

Но если мы станем наблюдать колеблющийся предмет в отдельные моменты как бы остановившимся, то мы еще не получим представления о форме его колебания. Последнее станет возможным, если колебания объекта будут представляться в замедленном виде. Этого мы можем достигнуть в том случае, если незначительно замедлить вращение диска стробоскопа, т. е. если число полученных зрительных впечатлений будет несколько меньше, чем число колебаний вибрирующего тела. Если мы предположим, что промежутки между перерывами света по времени на 1/10 длиннее периода равномерного колебания рассматриваемого предмета, то при прохождении перед глазом второго отверстия покажется точка второго колебания, отстоящая на 1/10 долю вперед от начала колебания, при третьем отверстии — точка 3-го колебания, отстоящая на 2/10 вперед, при четвертом — на 3/10 и т. д. Шестое отверстие застанет 6-е колебание посередине, когда оно протекло на 5/10, т. е. в наивысшей точке поднятия (рис. 2.6), и только в конце 10-го колебания одиннадцатое отверстие снова застанет начальную фазу а.

Если мы соединим точки движения, которые показывались в отдельных отверстиях, то получим искусственно-замедленное колебание, составленное из последовательного ряда фаз, заимствованных у каждого из 11 колебаний.

Искусственно замедленное колебание можно получить также путем ускорения вращения диска стробоскопа.

Вначале примитивный по своей конструкции, стробоскоп постепенно подвергался усовершенствованию как со стороны оптики, так и со стороны техники, так что в настоящее время он является аппаратом, пользование которым не представляет собою особых затруднений. При пользовании стробоскопами последних конструкций стробоскопия сводится, в сущности говоря, к обычной ларингоскопии.

Техника ларингостробоскопии такова.

Рис. 2.7. Стробоскопия (стробоскоп системы Кальчия — Шнейдер).

Свет от электрической лампы, помещенной за стробоскопическим диском вне аппарата (рис. 2.7) или внутри аппарата (стробоскопы моей конструкции, рис. 2.8¹, 2.9^[1][2]), периодически прерывающийся при прохождении через отверстия вращающегося диска стробоскопа, поступает на лобный рефлектор исследующего, который поворотом головы направляет пучок света (уже периодически прерванный) в глотку исследуемого. Одновременно в прорезы диска через трубочку вдувается (при помощи баллона или легкими исследующего) воздух, отчего получается тон сирены, высота которого зависит от скорости вращения диска стробоскопа^[3]. Исследуемый производит тон в унисон звуку сирены. В этот момент в зев вводится ларингоскопическое зеркало, в котором выступают более или менее медленные, совершенно явственно различаемые колебания голосовых связок. Наблюдение колебаний производится при различной скорости вращения диска, регулируемой специальным реостатом, следовательно, на тонах различной высоты.

Рис. 2.8. Стробоскопия (стробоскоп системы автора — № 2).

Рис. 2.9. Цилиндро-стробоскоп системы автора.

Появление видимых колебаний при фонировании в унисон тону стробоскопической сирены объясняется тем обстоятельством, что при пении в тон любого звука певцы обычно поют не абсолютно точно, иначе говоря, несколько детонируют или дистонируют, в результате чего получается некоторая, очень незначительная, разница между периодом колебаний голосовых связок и периодом перерывов света в стробоскопе. А это обстоятельство и обусловливает (как это видно из предлагаемой схемы) появление стробоскопической картины медленных колебаний Колосовых связок.

Появлению колебаний при пении в унисон звуку стробоскопа содействует также неустойчивое равновесие голосовых связок при фонации (см. с. 50).

В некоторых случаях, требующих особенно точного исследования, прибегают еще к «следующему способу стробоскопии.

Раньше всего добиваются кажущейся полной остановки голосовых связок. Достигается это путем настройки стробоскопа под тон, издаваемый голосовыми связками (поддерживаемый звуком какоголибо музыкального инструмента — фортепиано, скрипки и т. д.). В тот момент, когда связки кажутся остановившимися в полной неподвижности (не колеблются), посредством реостата производится минимальное замедление в движении диска стробоскопа в то время, как исследуемый продолжает производить тон прежней высоты. Минимальное замедление необходимо потому, что при этом условии искусственное колебание будет протекать настолько медленно, что можно будет рассмотреть форму колебаний голосовых связок, вид голосовой щели, поверхность связок — словом, все колебательное движение во всех его деталях. Если же замедление движения диска будет значительно, получатся быстрые, мелькающие колебания, и рассмотреть форму колебаний голосовых связок в таком случае уже не удастся.

Если техника стробоскопии очень проста, то чтение стробоскопической картины является значительно более сложным. Здесь требуется большой навык, уменье различать отдельные, иногда очень тонкие, детали колебательного процесса, а это может быть достигнуто лишь путем длительного упражнения при условии большого терпения и настойчивости со стороны исследующего.

В 1932 г. Поллак-Рудин и Леопольд Штейн изобрели стробоскоп, имеющий особенностью своей конструкции применение исключительно электрических процессов. Источником света служит лампа звуковой частоты, получающая свет при помощи колебаний. При помощи наушников или громкоговорителя можно в любой момент услышать установленную частоту звука. Аппарат представляет собою принципиальное нововведение в области ларингостробоскопии.

• [1] Стробоскоп системы И. И. Левидова. Демонстрирован на съезде отоларингологовв Одессе в 1929 г. Напечатано в трудах съезда в 1930 г.
• [2] Цилиндростробоскоп системы И. И. Левидова. Советская оториноларингология.1935.
• [3] В сконструированном автором стробоскопе звук сирены понижается автоматически.