Клиническое значение высокоскоростной видеоэндоскопии в оценке состояния псевдоголосовой щели у ларингэктомированных

Цель исследования – изучить анатомо-морфологические и динамические характеристики слизистой оболочки глоточно-пищеводного сегмента (ГПС), а также особенности деформации псевдоголосовой щели (ПГЩ) в процессе субститутивной фонации.
Материал и методы. В исследование вошли 90 пациентов, перенесших ларингэктомию, которые были стратифицированы в 3 группы по 30 человек в зависимости от метода голосо-речевой реабилитации: группа I – пищеводный голос (ПГ), группа II – трахеопищеводное шунтирование (ТПШ) с голосовым проте- зированием, группа III – электрогортань (ЭГ) с сентября 2021 по август 2023 г. Всем пациентам проводили эндоскопическое исследование глоточно-пищеводной воронки и ПГЩ во время заместительной фонации с использованием системы высокоскоростной видеоэндоскопии. Анализ вибраторных параметров ПГЩ проводился путем визуальной оценки кимограмм и видеозаписи в замедленном воспроизведении. Оцени- вали ряд параметров: наличие и количество слюны в глоточно-пищеводной воронке в контексте влияния на видимость ПГЩ, форму ПГЩ по контуру отверстия во время фазы открытия, локализацию видимой вибрации по превалированию на одной или нескольких стенках, наличие, выраженность и равномерность слизистой волны, смещение слизистой оболочки ГПС по аналогии со смещением слизистой оболочки голосовых складок при физиологической фонации, наличие и относительную продолжительность фазы закрытия ПГЩ.
Результаты. В ходе исследования выявлено 5 различных типов ПГЩ: округлая, треугольная, плоская со смыканием передней и задней стенок, плоская со смыканием боковых стенок, направильной формы. При сравнении встречаемости различных форм ПГЩ в группах исследования статистически значимых различий между группами не выявлено (p-value=0,536). При сравнении групп исследования по встречаемости различ- ных типов замыкания ПГЩ (полное, неполное, отсутствует) статистически значимых различий не выявлено (p-value 0,434). Вибраторные паттерны оценивались в 2 группах исследования: I (ПГ) и II (ТПШ). В группе III (ЭГ) вибраторные колебания не наблюдались ни в одном из случаев в связи с отличающейся биомеханикой субститутивной фонации, поскольку при использовании голосообразующего аппарата ГПС не является ви- брирующим источником звука. При сравнении I и II групп по встречаемости различных типов вибраторных паттернов не было выявлено статистически значимых различий по локализации вибрации (p-value=0,877), выраженности слизистой волны (p-value=0,147) и характеру вибрации (p-value=0,359).
Заключение. Высокоскоростная видеоэндоскопия является современным и эффективным методом объективной оценки вибраторных характеристик ПГЩ, что позволяет детально изучить биомеханику суб- ститутивной фонации у ларингэктомированных пациентов. Отсутствие статистически значимых различий между способами голосовой реабилитации при сравнении распределения вибраторных паттернов в 3 группах исследования, по-видимому, свидетельствует о том, что некоторые вибраторные характеристики, такие как форма и замыкание ПГЩ не зависят от способа субститутивной фонации. Выявленные вибратор- ные паттерны требуют дальнейшего изучения и поиска связей между вибраторными параметрами ПГЩ и акустическими характеристиками псевдоголоса, а также особенностями хирургической техники в первую очередь способом ушивания глоточно-пищеводного анастомоза.
Ключевые слова: рак гортани, ларингэктомия, голосовая реабилитация, пищеводный голос, трахеопище- водное шунтирование с голосовым протезированием, электрогортань, голосообразующий аппарат
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Работа выполнена без спонсорской поддержки. 

The aim of this study was to investigate the anatomical, morphological and dynamic characteristics of the pharyngoesophageal segment mucosa, as well as the features of pseudoglottis deformation during substitute phonation after total laryngectomy.
Material and methods. The study included 90 patients who had undergone laryngectomy and were stratified into 3 groups of 30 participants each, depending on the voice rehabilitation method (esophageal voice (EV, group I), tracheoesophageal voice prosthesis (TEV, group II), and electrolarynx (EL, group III)) from September 2021 to August 2023. All patients underwent endoscopic examination of the pharyngoesophageal segment and pseudoglottis during substitute phonation using a high-speed videoendoscopy system. Analysis of the pseudoglottis vibration parameters was carried out by visual assessment of kymograms and video recordings in slow motion. A number of parameters were assessed: the presence and amount of saliva in the pharyngoesophageal segment in the context of the influence on the visibility of the pseudoglottis, the shape of the pseudoglottis during the opening phase, the localization of visible vibration by prevalence on one or several walls, the presence, severity, and uniformity of the mucosal wave, the displacement of the pharyngoesophageal segment mucosa similar to the displacement of the vocal fold mucosa during physiological phonation, and the presence and relative duration of the pseudoglottis closure phase.
Results. The study revealed 5 different types of pseudoglottis: rounded, triangular, flat with the closure of the front and rear walls, flat with the closure of the lateral walls, and irregular. Comparing the occurrence of various forms of pseudoglottis in the study groups, no statistically significant differences were found between the groups (p-value=0.536). Comparing the groups in terms of the occurrence of various types of pseudoglottic closure (complete, incomplete, absent), no statistically significant differences were revealed (p-value=0.434). Vibration patterns were assessed in 2 study groups: I (EV) and II (TEV). In group 3 (EL), vibrations were not observed in any case due to the different biomechanics of substitute phonation, since the pharyngoesophageal segment is not a vibrating source of sound when an electrolarynx is used. Comparing the occurrence of various types of vibration patterns between groups I and II, no statistically significant differences were revealed in the localization of vibration (p-value=0.877), the strength of the mucosal wave (p-value=0.147), or the pattern of vibration (p-value=0.359).
Conclusion. High-speed videoendoscopy is a modern and effective method for objective assessment of the vibration characteristics of the pseudoglottis, allowing to study biomechanics of substitute phonation in laryngectomized patients. The absence of statistically significant differences between voice rehabilitation methods when comparing the distribution of vibration patterns across the three study groups seems to indicate that certain vibration characteristics, such as the shape and closure of the pseudoglottis, do not depend on the method of substitute phonation. The identified vibration patterns require further study and investigation of the relationships between the pseudoglottis vibration parameters and the acoustic characteristics of the pseudo-voice, as well as the features of the surgical technique, primarily the method of suturing the pharyngoesophageal anastomosis.
Keywords: larynx cancer, total laryngectomy, voice rehabilitation, esophageal voice, tracheoesophageal voice, electrolarynx, voice prosthesis
Conflicts of interest. The authors have no conflicts of interest to declare.
Financing. The study received no funding. 

Введение Формирование заместительной фонации в процессе голо- совой реабилитации пациентов, перенесших ларингэктомию, требует всестороннего понимания процесса генерации звука в изменившихся анатомических условиях [1–3]. Качество трахеопищеводного и пищеводного псевдоголоса существенно зависит от вибрации слизистой оболочки глоточно-пищеводного сегмента (ГПС), которая вибрирует под воздействием воздуха, генерируя звуковой сигнал [3–6]. Для изучения связи между вибрацией слизистой оболоч- ки и качеством голоса вибраторные колебания слизистой оболочки псевдоголосовой щели (ПГЩ) должны быть про- анализированы во время субститутивной фонации [3, 6, 7]. Видеоларингостробоскопия, повсеместно применяемая для оценки физиологической фонации, имеет ряд ограничений при проведении исследования у ларингэктомированных пациентов, т.к. вибрация слизистой оболочки сильно отличается в различ- ных местах ПГЩ, а субститутивный псевдоголос представляет собой звуковой сигнал крайне апериодического и хаотического типов [8–11]. Цель исследования – изучить анатомо-морфологические и динамические характеристики слизистой оболочки ГПС, а также особенности деформации ПГЩ в процессе субститутив- ной фонации ларингэктомированных пациентов при разных способах голосо-речевой реабилитации. Материал и методы В исследование были включены 90 пациентов, перенесших ларингэктомию. Набор в 3 группы по 30 человек в зависимости от метода голосо-речевой реабилитации (пищеводный голос, трахеопищеводное шунтирование с голосовым протезировани- ем, электрогортань) проводился методом стратифицированной выборки с сентября 2021 по август 2023 г. Всем пациентам проводили эндоскопическое исследование глоточно-пищеводной воронки и ПГЩ во время заместительной фонации с использованием системы высокоскоростной виде- оэндоскопии. Исследование проводилось с помощью высоко- скоростной камеры с частотой кадров 4000 Гц и разрешением 256х256 пикселей (High-Speed Endocam, Wolf Corp., Книттлинген, Германия) (рис. 1). Одновременно записывали звуковой сигнал (микрофон: тип B&K 4129 Bruel & Kjaer Corp., частота дискре- тизации 44,1 кГц, разрядность 16 бит). Микрофон встроен в ригидный 900 ларингоскоп, использующийся для проведения высокоскоростной эндоскопии (рис. 2). Для записи фонации пациента просили фонировать гласный «А». Вибрации сли- зистой оболочки ПГЩ записывали сверху высокоскоростной камерой, соединенной с ригидным эндоскопом. Пациентов, использующих пищеводный голос, просили предварительно проглотить максимально возможный объем воздуха для фона- ции на основе рефлекса эруктации. Пациентам, использую- щим электрогортань, предлагали вызвать рефлекс эруктации. Пациентов с голосовым протезом просили фонировать, набрав максимально возможный объем воздуха в легкие и закрывая пальцем трахеостомическое отверстие. Схема регистрации видео- и аудиосигнала у ларингэктоми- рованных пациентов с различными типами субститутивной фонации представлена на рис. 3. Частота записи в 4000 Гц (4000 кадров в секунду) позволя- ет последовательно зафиксировать деформации слизистой оболочки ГПС. На каждом кадре слизистая оболочка образует видимое отверстие, которое и называется ПГЩ. Кроме того, необходимо контролировать уровень яркости источника света и фокусное расстояние. Запись эндоскопического видеосигнала осуществляется автоматически после обеспечения визуального контроля технических параметров и нажатия кнопки и зани- мает 2 секунды. После записи происходит обработка видео- и аудиосигнала во встроенном в эндоскопическую систему про- граммном модуле. По завершении автоматической обработки проводилась оценка параметров ПГЩ путем визуальной оценки кимограмм и видеозаписи в замедленном воспроизведении. Оценивали ряд параметров: наличие и количество слюны в глоточно- пищеводной воронке в контексте влияния на видимость ПГЩ, форму ПГЩ по контуру отверстия во время фазы открытия, локализацию видимой вибрации по превалированию на одной или нескольких стенках, наличие, выраженность и равномер- ность слизистой волны, смещение слизистой оболочки ГПС по аналогии со смещением слизистой оболочки голосовых складок при физиологической фонации, наличие и относитель- ную продолжительность фазы закрытия ПГЩ. Программное обеспечение позволяет синхронизировать в разных комби- нациях и формировать визуальное представление различных параметров. Статистическая обработка полученных результатов проводи- лась с использованием пакетов для математического модели рования и статистического анализа языка программирования Питон (Python 3.10). Для первичной обработки данных исполь- зовались библиотеки NumPy, Pandas, расчет описательных ста- тистик проводился с использованием модуля stats библиотеки Scipy, визуализация данных – с использованием библиотек Matplotlib и Seaborn. Для проверки данных на нормальность использовался критерий Шапиро-Уилка. При сравнении коли- чественных переменных 3 групп сравнения использовался дисперсионный анализ ANOVA (Analysis if Variance). Результаты качественных признаков были выражены в абсолютных числах с указанием долей (%). Статистически значимыми считались различия при p≤0,05 Результаты При проведении высокоскоростной эндоскопии ГПС были описаны параметры ПГЩ и паттерны вибрации слизистой обо- лочки, характерные для субститутивной фонации у пациентов, перенесших ларингэктомию. Последовательное изменение формы ПГЩ во время субститутивной фонации пищеводным голосом, зарегистрированное во время высокоскоростной эндо- скопии, представлено на рис. 4. В ходе исследования выявлено 5 различных типов ПГЩ. Округлая щель выявлена в 16,7% (n=5) случаев в группе I (ПГ), в 10% (n=3) случаев в группе II (ТПШ) и в 23,3% (n=7) случаев в группе III (ЭГ). Треугольная щель выявлена в 13,3% (n=4) случаев в группе I (ПГ), в 6,6% (n=2) случаев в группе II (ТПШ) и в 3,3% (n=1) случаев в группе III (ЭГ). Плоская щель со смыканием боковых стенок выявлена в 10% (n=3) случаев в группе I (ПГ), в 16,7% (n=5) случаев в группе II (ТПШ) и в 10% (n=3) случаев в группе III (ЭГ), плоская со смыканием передней и задней стенок в 33,3% (n=10) случаев в группе I (ПГ), в 26,7% (n=8) случаев в группе II (ТПШ) и в 33,3% (n=10) случаев в группе III (ЭГ). ПГЩ неправильной формы выявлена в 26,7% (n=8) случаев в группе I (ПГ), в 40% (n=12) случаев в группе II (ТПШ) и в 30% (n=9) случаев в группе III (ЭГ). Сравнительная характеристика встречаемости различных типов ПГЩ в группах исследования представлена в табл. 1. При сравнении встречаемости различных форм ПГЩ в груп- пах исследования по критерию Краскела–Уоллиса с поправкой Бонферрони статистически значимых различий между группами не выявлено (p-value=0,536). Примеры некоторых типов ПГЩ представлены на рис. 5, 6. Замыкание ПГЩ во время субститутивной фонации в группе I у 13 (43,3%) пациентов было полным, у 7 (23,3%) – частичным, у 10 (33,3%) отсутствовало. В группе II у 15 (50%) пациентов наблюдалось полное смыкание, у 4 (13,3%) – частичное, у 11 (37,7%) смыкание отсутствовало. В группе III замыкание ПГЩ оценивалось в процессе эруктации, при этом у 10 (33,3%) паци- ентов было выявлено полное смыкание, у 5 (16,6%) – частичное, смыкание отсутствовало у 15 (50%) больных. Сравнительная характеристика замыкания ПГЩ в группах исследования пред- ставлена в табл. 2. При сравнении групп исследования по встречаемости раз- личных типов замыкания ПГЩ по критерию Краскела–Уоллиса с поправкой Бонферрони статистически значимых различий не выявлено (p-value 0,434). При оценке вибраторных характеристик было описано сме- щение слизистой оболочки ГПС, соответствующее квазипери- одическому паттерну вибрации, что соответствует III (аперио- дическому) типу голосового сигнала [10]. Слизистая волна в процессе субститутивной фонации пищеводным псевдоголосом представлена на рис. 7. Программное обеспечение системы высокоскоростной эндо- скопии позволяет провести сравнительную оценку смещения слизистой оболочки ГПС, амплитуды и продолжительности фаз открытия и закрытия во времени (рис. 8). Вибраторные паттерны оценивались в 2 группах исследова- ния: I (ПГ) и II (ТПШ). В группе III (ЭГ) вибраторные колебания не наблюдались ни в одном из случаев в связи с отличаю- щейся биомеханикой субститутивной фонации, поскольку при использовании голосообразующего аппарата ГПС не является вибрирующим источником звука. Были описаны локализация и характер вибрации слизистой оболочки, а также выражен- ность слизистой волны. При оценке локализации вибрирующих областей слизистой оболочки ГПС в группе I (ПГ) в 3 (10%) случаях была зарегистрирована вибрация задней стенки, в 3 (10%) – передней стенки, в 2 (6,6%) – боковой стенки, в 9 (30%) вибраторные колебания локализовались на 2 или 3 стенках, в 9 (30%) случаях вибрировали все стенки ГПС, в 4 (13,3%) случаях вибрация слизистой оболочки отсутствовала. В группе II (ТПШ) в 4 (13,3%) случаях была зарегистрирована вибрация задней стенки, в 2 (6,6%) – передней, в 1 (3,3%) – боковой стенки, в 10 (30%) случаях вибраторные колебания локализовались на 2 или 3 стенках, в 11 (33,3%) – вибрировали все стенки ГПС, в 2 (6,6%) случаях вибрация слизистой оболочки отсутствовала. Смещение слизистой оболочки (слизистая волна) было хоро- шо выражено у 10 (33,3%) пациентов в группе I (ПГ) и у 16 (53,3%) – в группе II (ТПШ), слабо выражено у 16 (53,3%) в группе I и у 12 (40%) в группе II. Слизистая волна отсутство- вала в 4 (13,3%) случаях в группе I, в 2 (6,6%) в группе II. При этом в группе I в 7 (23,3%) случаях наблюдалась равномерная вибрация слизистой оболочки, а в 19 (63,3%) – неравномерная. В группе II этот же показатель составил 33,3% (n=10) и 60% (n=18) соответственно. Сравнительная характеристика встречаемости вибратор- ных паттернов в I и II группах исследования представлена в табл. 3. При сравнении I и II групп исследования по встречаемости различных типов вибраторных паттернов не было выявлено статистически значимых различий по локализации вибрации (p-value=0,877), выраженности слизистой волны (p-value=0,147) и характеру вибрации (p-value=0,359).

Заключение Высокоскоростная видеоэндоскопия является современным и эффективным методом объективной оценки вибраторных параметров ПГЩ, что позволяет детально изучить биомеханику субститутивной фонации у пациентов, перенесших ларингэктомию. Отсутствие статистически значимых различий между способами голосовой реабилитации при сравнении распределения вибраторных паттернов в 3 группах исследования, по-видимому, свидетельствует о том, что некоторые вибраторные характеристики, такие как форма и замыкание ПГЩ не зависят от способа субститутивной фонации. Выявленные вибраторные паттерны требуют дальнейшего изучения и поиска связей между вибра- торными параметрами ПГЩ и акустическими характеристиками псевдоголоса, а также особенностями хирургической техники в первую очередь способом ушивания глоточно-пищеводного анастомоза. Проведение исследования требует продвинутых эндоскопических навыков, поскольку обеспечение полного обзора глоточно-пищеводной воронки и ПГЩ во время суб- ститутивной фонации представляет определенную трудность.