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Biomecánica de la fonación en la rehabilitación vocal

Actualizado: mar 30


El conocimiento teórico y la aplicación clínica de las bases biomecánicas de la fonación son de relevancia para poder entender con mayor profundidad los fenómenos fisiológicos y fisiopatológicos que ocurren en la producción de la voz humana. De esta manera poder incluir estos elementos en la planificación terapéutica o intervención médica en sujetos con alteraciones de la voz.


Conceptos de Biomecánica Fonatoria

Para poder entender las bases biomecánicas de la fonación, es necesario antes conocer algunos conceptos relacionados

Uno de estos conceptos es el de eficiencia glótica. La fórmula que se muestra abajo es la que define en términos matemáticos este concepto, sin embargo, en términos prácticos el concepto de eficiencia glótica hace referencia a cuanta cantidad de la energía aerodinámica es transformada en energía acústica durante el proceso de producción de la voz. Se debe entender que la energía aerodinámica está determinada por el flujo transglótico y la presión subglótica (Verdolini et al, 1998; Berry et al, 2001).

A pesar de que la eficiencia glótica es un aspecto físico relevante que se debe considerar en el proceso de producción de la voz, esta medida ignora el gasto de los tejidos de los pliegues vocales. Este gasto es conocido como estrés de impacto, un concepto directamente relacionado con la biomecánica de los pliegues vocales (Berry et al, 2001).

El estrés de impacto es la fuerza de impacto dividida por el área de contacto de los ppvv la cual actúa perpendicular a la glotis membranosa (ver fórmula abajo) (Jiang and Titze, 1994).



En términos más prácticos, el estrés de impacto de define como cuán fuerte es la colisión de los pliegues vocales durante la vibración. Tambié n se le puede denominar colisión de los pliegues vocales. El estrés de impacto es el factor más importante en las patologías vocales fonotraumáticas como nódulos vocales (Jiang and Titze, 1994). El estrés de impacto no es nocivo por sí lo puede llegar a ser cuando la fuerza sobrepasa el límite fisiológico.


En téminos clínicos, es importante saber que el estrés de impacto aumenta con la intensidad (dB), la frecuencia fundamental (Hz) y el grado de aducción de los pliegues vocales. Voces con alta intensidad, con una alta F0 y con características de voces apretadas, son comúnmente llamadas voces hiperfuncionales. Estas voces entonces deben pagar alto valor o precio de los dBs (gasto biomecánico de los pliegues vocales), tienen usualmente mayores síntomas de fatiga vocal y mayor probabilidad de fonotrauma (Titze, 1994).

En este gráfico se observa como el estrés de impacto aumenta con el grado de aducción (ancho glótico).



En este gráfico de observa como el estrés de impacto cambia dependiendo del lugar de la glotis.



En los siguientes gráficos de observa como el estrés de impacto aumenta con el aumento de la presión subglótica.




El estrés de impacto incrementa con el aumento de presión subglótica ya que al aumentar esta variable, la amplitud de vibración de los pliegues vocales es mayor (mayor separación glótica), lo que produce a su vez que los pliegues adquieran mayor aceleración cuando de dirigen hacia la línea media durante la fase de cierre y esto produce que la colisión de ellos sea mayor, o sea, mayor estrés de impacto (Horacek, et al, 2009).

La segunda ley de Newton explica este hecho a través de la siguiente fórmula. Esto implica que la fuerza de impacto de un cuerpo que se mueve es igual a la masa por la aceleración.



Una vez que ya hemos entendido el concepto de estrés de impacto, entonces podemos pasar a describir el concepto de fonotrauma. El fonotrauma se define como una respuesta inflamatoria de la mucosa de los pliegues vocales a la carga biomecánica y deformaciones que pueden ocurrir durante la vibración de alto esfuerzo. El fonotrauma es considerado el factor que mayormente contribuye a la formación de lesiones benignas de la parte central de los pliegues vocales. Una de las patologías fonotraumáticas más conocidas son los nódulos vocales (Verdolini et al, 1998).



Conociendo los conceptos de eficiencia fonatoria, estrés de impacto y fonotrauma, entonces es posible continuar con la aplicación de estos conceptos en la terapia vocal directa.

Para poder entender como se relacionan los conceptos anteriores con la terapia vocal es necesario responder la siguiente pregunta: ¿Cuál es el objetivo biomecánico de la terapia vocal directa?

La respuesta a la pregunta anterior es: la configuración de los pliegues vocales. Inmediatamente nos debemos preguntar si ¿Existe alguna configuración glótica que sea óptima para el uso de la voz?, donde la repuesta es evidentemente si, y esta configuración glótica está determinada principalmente por el grado de aducción de los pliegues vocales (Verdolini et al, 1998).

El grado de aducción correcto de los pliegues vocales debe ser de tar forma que exista un gran output y calidad en el sonido (Db), sin injuria producto de un estrés de impacto elevado, una fonación sin esfuerzo (por exceso de presión subglótica) y en ausencia de fatiga vocal. Dicho de otra forma, una producción con máxima economía vocal. Pero, ¿qué es la economía vocal?

La fórmula de abajo define matemáticamente a la economía vocal



Dicho en lapalabras simples, la economia vocal se relaciona con el precio que debemos pagar por los decibeles, siendo el estrés de impacto el factor que principalmente determina el precio de lo decibeles.

Entonces, ¿Cuándo estamos en presencia de una máxima economía vocal? La respuesta es: cuando existe una máxima relación entre el output vocal en dB y el estrés de impacto intraglótico en Kpa, bajo condiciones de presión subglótica y F0 constantes. Como se indica en la figura de abajo, una máxima economía vocal se logra cuando es posible aumentar la intensidad de la voz, pero no a expensas de un aumento proporcional del estrés de impacto (precio), ya que esto produciría daño en los tejidos de los pliegues vocales y posible fururas lesiones fonotraumáticas (Horacek et al, 2009).



El output cost ratio (OCR) fue una medida diseñada para determinar la economía vocal, y se define como la relación de la intensidad acústica de salida (output) y la intensidad de impacto de los pliegues vocales (Berry et al 2001).

Entonces ahora ya estamos en condiciones de responder la siguiente pregunta: ¿Cuál es la configuración glótica ideal para lograr la máxima economía vocal? La respuesta es que la configuración glótica que no es ni hiperaducida, ni hipoaducida ya que este tipo de aducción aumenta la economía vocal (Berry et al 2001).

En el siguiente gráfico vemos el poder acústico v/s separación glótica. Observamos que la intensidad vocal mayor no se logra cuando los pliegues vocales están ni hiperaducidos, ni hipoaducidos, sino que cuando están en un nivel de aducción intermedio (Berry et al 2001).




En el siguiente gráfico de representa el estrés de impacto v/s separación glótica. Observamos que el estrés de impacto óptimo no se logra cuando los pliegues vocales están ni hiperaducidos, ni hipoaducidos, sino que cuando están en un nivel de aducción intermedio (Berry et al 2001).





El siguiente gráfico representa el OCR (economía vocal) v/s separación glótica. Observamos que la máxima economía vocal no se logra cuando los pliegues vocales están ni hiperaducidos, ni hipoaducidos, sino que cuando están en un nivel de aducción intermedio (Berry et al 2001).



Esta configuración glótica que no es ni hiperaducida, ni hipoaducida se ha determinado que debe estar cercana a los 0.5 a 1 mm de separación entre los procesos vocales de los cartílagos aritenoides. Esta configuración sería la determinante de una vocal con máxima economía vocal. Normalmente se ha asociado que el tipo de fonación conocido como voz resonante debería cumplir con la máxima economía vocal (Berry et al 2001).



Conclusión

Las bases biomecánicas de la fonación tienen utilidad tanto clínica como en el ámbito de la investigación. Esta utilidad está determinada por la posibilidad de entender cual es el objetivo biomecánico del proceso de terapia vocal para poder llegar a obtener o acercarse lo más posible a una economía vocal máxima.


Bibliografía

  • Berry, D.A.; Verdolini, K.; Montequin, D.W.; Hess, M.M.; Chan, R.W.; Titze, I.R. (2001). A quantitative output-cost ratio in voice production. J Speech Lang Hear Res, 44:29–37.

  • Horacek J, Laukkanen AM, Sidlof P, Murphy P, Svec JG. Comparison of acceleration and impact stress as possible loading factors in phonation: a computer modeling study. Folia Phoniatr Logop. 2009;61:137–145.

  • Jiang JJ, Titze IR. Measurement of vocal fold intraglottal pressure and impact stress. J Voice. 1994;8:132–144.

  • Titze IR. Mechanical stress in phonation. J Voice. 1994;8:99–105. Verdolini K, Druker DG, Palmer PM, Samawi HJ. Laryngeal adduction in resonant voice. J Voice. 1998;12:315–327.


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