Magnetresonanztomographie und Sonographie bei der Lautbildung Von B. Wein', M. ßrohrzitzkyl und S. ~lujrnnn;'

graphie ermöglicht mit d e r Snapshot-FLASH-Technik e i n e Darstelliing d e r Position d e r Lippen, d c r Zungc, d e s Gaumens und a n d e r e r Artikulatoren.

Zusammenfassung I

An 10 Probanden wird die Möglichkeit d e r Magnetresonanztoniugraphie (MRT) ziir Darstcllung d e r Artikulatoren mittels MRT-Snapshot-FI.ASH-Technik gezeigt. Im Vergleich zuin Ultraschall, d e r ausschlielJlich die Zunge und deren Bewegung während d e r Artikulation erfassen kann, bietet die Kernspintomographie mit d e r Snapshot-FLASH-Technik wesentliche zusätzlic h e Inforinationeri zur Stellung aller Artikiilatoren während d e r Lautbildung.

!

Schlüsselwörter

MRT

- Snapshot-FLASH Soiiograpliie

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Artikulation

MRI a n d s o n o g r a p-h.y d u r i.n.g p h o n a t i o n

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1

The use of MRI for demonstrating the a r ticulators durjrig phonation by rneans of a snapshotFLASH technique h a s been studied in ten healthy s u b jects. Unlike ultrasound. which c a n only derrionstrate movcrncnt of the tongue during articulation, MHI with sriapshot-flash technique: provides significant inforination o n all articulators during phonation. Key words - ... ..-

~-

MRI - Snapshot-FLASH - Articulation -

I

Ultrasound

Einleitung .-

- ...

Die Darstellung d e r Artikulationsorgarie während d e r Lautbildung ist für die Beurteilung d e r verbalen Komrnunikationsfahigkeit des Menschen wichtig. Die Röntgenkinemiitographie ermöglicht die Darstellung d e r Artikulatoreri bei d e r 1.autbildung in d e r Scitprojcktion, bedingt jedoch eine unvermeidliche Strahleribelastung (2, 4). Die Sonographie ist unbelastend für d e n Palieriten, crfaßtjedoch nur die Zunge (1.7.9.10). Die Kernspintomo-

Fortschr. Röntgcnstr. 153.4 (1990) 408 -412 O Georg ThierneVerlag Stiittgart. New York

Ziel dieses Beitrages ist es. an1 Beispiel d e r langen Vokale d e s Deutschen und d e r Nasallaute d i e Einsatzmöglichkeiten d e r Magnetresonanztomographie z u r Darst.ollung d e r Lippen. d e r Zunge und d e s G a u m e n s während d e r Artikulation aufzuzeigen und mit d e n Ergebnissen d e r Zungensonographie zii vergleichen. Methode Alle Uritersuchungen wurdcn an einem 1.5 Tesla Magiietorri Kernspintomographcn (Siemens. Erlangeii) durchgeführt. Wir verwcndeten eine zirkiilar polarisierte Kopfspulc mit cinein Ciesictitskld von 30 cm. Die Übcrsichtsscnns sowie die Detailaiisichten wurden in T,-gewichteter Siiapshot-FLASH-l'echnik (3.6)mit cincr Inversionszeit vori 900 rns angefertigt. Bei cincr Rcpctitionszeit voii 7,5 nis und einer 128cr-Matrix dauerte dic Dateriaufnahrne 9G0 ms. dic (;csamtnießzeit iricliisive Inversionspuls damit 1.86 s. Bei dem von uris verwendeten Hardware-Zoomfaktor betrug die Ortsaiiflösiing bis zu 2 mrn boi Schichtdickeii vor1 10 nirri. Durch repetitives Ladcn und Stnrteii der Sequenz konnte eine zeitliche Auflösung von etwa 0.33 Hz erreicht werden. Dic Kernspintoniograiri~rie wurden in dcr mcdiniien sagittalrn Schriittebene des Mundbodcns angefertigt. Fiir die Sonographic wurdc cin Soiioline SI,-Gerät (Sierriens. Erlangen) mit cincm 3.5 MHz. 100 Grad Sektorschallkopf verwendet. Die maxiiriale örtliche Auflösung betrug 1.5 bis 1.7 niiii i i i i Fokiisbereich. Die höchstmögliche Rildseqiienz wurde durch die Vidcomagnetbanddokurrientation (U-rnatic, Sony. Köln) auf maximal 25 Hz begrenzt. Die sagittale Schnittführung wurde entsprectiend der Schnittführung der Kernspintoniographie in der Mitte dcs Mundbodens vorgenommen. An 10 Probanden mit unnuKilligeni Miirid- und Rachenbefund und unaulralliger Artikiilation wurden dic langcn Vokalc des Deutschen /a/, /[I/. /U/./Y/. /i/. /C/. /E/ und / R / sowie die Nasalen /rn/ und /n/ sonographisch lind kernspintornographisch untersucht. Dcr jeweilige laut wurde über cinc Zcit von 2 Sekunden konsti~iitartikuliert. Die Dauer dcr Isutbildung voii 2 s reichte für die Kernspintornographie aus. uiri iir der unter zwei Sekunden langcn Untcrsiichungssequenz eine ungcstörtc Abbildungder I.ij)pen. der Zunge, des Gaumcns. der Mandibula urid des Os hyoideum bzw. der Kchlkoplktellungzii erzeugen. Diese Artikulationsdaucr rcichte auch Tür die sonographischc Untersuchung aus. um eine giite Darstellungder Zungc zu sicherri.

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'Kliiiik iüi. Rndiologisclir 1)iagnostik (Oirektoi.:Prof. Ur. R . W. Günthcr). '~linikfiir Phoniatric und Pädnudiologie (Direktor:Prof. I)r. 5. Klajman). Klinikuin Anclicii

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Abb. 2

Darstellungder Ariikulatoren bei der Artikulation des vorderen Vokals /y /.

Grgcbnisse Die Kernspiniintcrsuchurigen bei der Artikulation dor vorgegebenen I.aute erbrachte bei allen Probanden aussagekräftige Bilder der iiiedianen Schnittabene des Mund- und Nasenraumes (vgl. Ahb. l a - 5a). Bei der extrem kurzen Echozt?itvon 4 nis lind angcsichts der 'l'atsache, daß die für die Bewegungsschärk wichtigen zentralen I;oiiricrzeileii in ca. 300 ms aufgenommen werdcn, zeichnen sich die Bilder durch Iasl vollständiges Pchlt:n von Rewegungsartefaktcn aus. Die typischen Einstellurigeri der Artikulatoren lassen sich für die jeweilige I.autbildung gut erkennen. Zur Darstellung komrncn die Form und Lage der Lippen, dcr Zurige. des Gaiirncns und des Ilyoids. Es

Iäßt sich zusätzlich die I löhe dcs Kehlkopfslandes einschätzen, wobei die Öffnung der Clot,tis bei der llespiration und ihr Verschluß bei der Artikulation differenzierbar sind. Die Gestalt der Mund-, Nasen- und Rachenräiirne ist klar erkennbar. Die Zungenspitze wird immer abgebildet. was bei den llltraschallaufnahmen nicht bei jedem Vokal sicher gelingt (vgl. Abb. 1b-5b). Am Rcispiel eines Probanden werden in Abb. 1--5 die Stellungen der Artikiilatoren in Ruhelage, bei der Artikulation des vorderen Vokalcs /Y/. des rnittleren / a / und des hinteren /LI/sowie derjcmigen des Nasallautes /rn/ irn Kernspintornogramm (Abb. la-5a) und im Ultraschallbild (Abb. 1b- 5b) gegcnü bergeslellt.

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Abb. 1 Darstellungder Arlikulatoren in Ruhelage Abkurzungen Z = Zunge, Ga = harter Gaumen, W weicher Gaumen (Gaumensegel).H = Hyoid, G = Glottis In den nachfolgenden Abbildungen ist jeweils links das Kernspintomogranim, rechts das Sonogramrn dargestellt

Darstellungder Arlikulatoren bei der Artikulation des zentralen Vokalslal.

Abb. 4

Darstellungder Artikulatoren bei der Artikulation des hinterenvokals / U / .

Ruhelage (Abb. l a )

In der Rtihclagc sind die I.ippeii geschlossen und nicht vorgoschobcn. Die Zunge füllt fast den ganzcn Mundraurn in dor Mediaiilinie aus und berührt den Gaumen. Das Gaurnc?nsegelist abgesenkt und zeigt keincn Kontakt zur Racheiihiiilerwand. liegt der Zungc jcdoch an. Dor Kelilkopr befindet sich in Iluhelage. In der Rogiori der (;lollis läßt sich keine eindeutigc Struktur nachweisen. dies bedeutet. daß die Glottis gcöffnc!t ist. Das Hyoid steht in einer Mittelstellung.

Vokal/y/ (Abb. 2a)

Bei der Artikulation des Vokalcs /Y/ sind die 1.ipperi deutlich vorgeschoben und Icicht gc?ijlTiiet. Ilie Zunge zeigt eine Verlagerung nach vorne niil Hochwölbung und Einstülpung dcr Zungonspikze. Das (iaumensegel ist sehr stark angchobon uiid verschließt daclurch den Eingang zum Naseriraum. Der Kehlkopf und das Hyoid sind Icicht krxriialisierl. Die Glottis ist geschlossen.

Boi dor Artikulation des Vokales / a / sind dio Lippen Icicht vorgescliobeii und deutlich geöffnet. Die Zungo zeigt eiiie Verlagerung nach hinten mit Abfläc:huiig

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Abb. 3

Vokal/n/ (Abb. 4a) Bei der Artikulation des Vokals / U / sind die I.ippen wie beim /Y/ deutlich vorgeschoben und leicht @öffnet. Die Zungo ist iiach Iiinten mit Hochwölburig des Zungenkörpors uiid Eiiictülpiing dcr Zungeiispitze verlagert. Das Gaurnencegel ist etwas weiter angehoben als bcini Vokal /a/ und berührt zurn Abschluß des Nascnraumos die Rachenliintcrwand. Der Kehlkopf'befindet sich i n Ruhelage. die Glot,tis ist geschlossen. Da.s Hyoid ist leiclil hochgezogen.

Nasal/rrz/ (A bb. Ja.) Bei der Artikula.tion des Nasals /ni/ sind die 1,ippen geschlosson uiid nicht vorgeschoben. Die Zunge zeigt eine Vcrlageruiig nach vornc obon mit Abflachung des hinteren Anteils. Der vordere Anteil berührt die unterc Zahnreihe. Das Caumenscgcl ist gesenkt und öffnet dcan Weg vom Pharynx zum Naserirauni. Es besteht kein Koiitakt zur llachenhinterwand oder zur Zunge. Der Kehlkopf befindet sich in Ruhelage. die Glottis ist gesclilossen. Das Ilyoid stcllt sich in Ruhelage dar. Bei Einsatz der Magiietresonanztomographie iin Mundbercich rnuß berücksichtigt wtarderi, daß hiletallkiammern und -kronen sowie Stahlimplanlate das Magnetfeld i m Mundbereich stören können und somit eine Signalaiisliiscliuiig bewirken. I n Abb. 6 ist erkennbar, daß wegen c ! des n E!rsatzcs dc!r (?in(: Abgrenzbarkeit der I . i ~ ~ oberen Schneidezähne nicht mehr gegeben ist.

Die i m Ultraschallbild dargestellten Zun genriickcnkonturen (Abb. lb--5h) zoigen i m wesentlichen iibcrcinstimmende Konttircn zu der) MR-Bildern. Hicrboi ist jedoch die Zungenspitze bei den vorderen Vokalen schlecht abgrenzbar. Die Gaumendarstellung ist wegen der Luftansammliing über der Zunge nicht möglic:li. und auch die Mund-. Nxseri- und Rachenhohlraurngestaltung Iäßt sich nicht orkerinen. Beim Vokal /a/ stellt sich die Zunge im Vcrglnic:h beider 'Techniken in einer gering unterschiedlichen Lage i m Raum dar. Dies liegt an der Mitbcwcgung des Ultraschallkopfes mit dern Unterkiefer. wobei das resultierende Ultraschallbild relativ zur Vertikalachse nach vorne unten roticrt dargestellt wird. Irn Ccgonsalz dazu zeigt das kcrnspintoniographische Bild dic gesamten anatomischen Rczic:hungen zwischen S(:tiädel. Unterkicfcr und Zunge. Die Form der Zungc wird jedoch mit boideii Verfahren gleich dargestcllt.

~ b b 5.

DarstellungderArtikulatoren beiderArtikulationdesNasallautes/rn/.

Abb. 6 Darstellung der Ariikulatoren bei der Artikulation des zentralen Vokals /a/ bei ~rsatzderoberen schneidezahne durch Zahnprothesenmaterial. Die Oberlippe ist nicht mehr darstellbar (Pfeil).

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des Mittelanleils uiid Anhebung der Zungenspitze. I m Vergleich zur Ruhelage kommt df:r vordere Anteil der Zungerioherfläche jetzt dunklcr zur Darstellung. Dies lic:gt ari dem niiterfaßten l'art.ialvoluineii der Luft im Muridiriiieiirauiri über der bci /a/ gebildeten zentralen Riririe der Zunge bei einer Schichtdicke von 10 m m . Das Gaumensegel ist. dcutlich arigt:hoben und dichtet dt:ri 1,uitweg zur Nasc durch Kontakt zur Hachenhintorwand ab. Der Kchlkopl'iirid das Hyoid befiiidcn sich iri Ruhelage. die Glottis ist geschlossen.

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Diskussioii P

ß Wvrn ttrtd~Mllurh Mccqnetr esonanztomographre ~tndSono,qraph~c Dec der Latitbildctng --

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Die Kernspintornographie zeigt im Vergleich zu diesem Verfahren die gleichen Strukturen iin Schnittbild ohne Strahlenbelastung des Patienten. kann also zur Darstellung der Artikulatoren während der Lautbildung eingesetzt werden. Die Weichteilkontraste lasscn sich bei der Snapshot-FLASH-Technik bisher nicht so sicher reproduzieren, wie es aus der Spinectio-Technik bekannt ist. Die interindividuell urid irilraiiidividuell wecliselnden Kontraste irn Tl-gewichteten Snapshot-FLASHBild reichen jedoch aus, die Artikulatoren deutlich zu erkennen. Es Iäßt sich auch die Koordination zwischen Lippen, Zunge, Gaumensegel, Epiglottis und Glottis beurteilen. Da eine minimale lntervallzeit von 3 Sekunden zwischen der Erfassung zweier Kerrispintomograrnme technisch notwendig ist, beschränkt sich der Einsatz der Kernspintornographie auf das statische Erfassen dcr Artikulatoren. Obwohl die IJltraschalluntersuchung der Zunge während der Artikulation praktikabler ist, liefen sie jedoch ausschließlich Informationen über die Zungenform und ihre Bewegung. Eine Beurteilung der übrigen Artikulatoren ist parallel nicht möglich. Die kernspinlomographisch erfaßten Zungenformen stimrnen jedoch mit den sonographisch erfaßten Zungenformen in Ruhestellung, der Bildung der langen Vokale des Deutschen sowie der Nasallaute ü berein. Beide Verfahren, die Ultrasclialluntersuchung und die Kernspintomographie. ergänzen somit einander bei der Darstellurig der Artikulationsorgane während dcr 1,autbildurig. Bei einer weiteren Erhöhung der Geschwindigkeit der-Bildaufnahme kann die ~ e r n s p i n t o mographie ein wertvolles Instrument zur IJntersuchuiig der Physiologie und der Pathologie der Lautbildung werden.

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Literatur

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Physiologie und Pathologie der Lautbildung wurden bisher nur an wenigen Zentren mit bildgebenderi Verfahren untersucht ( I , 4. 5 , 7 -9). Dabei boldie Rönlgeiikinematographie die weitgehendsten Möglichkeiten der Darstellung sowohl der Struklureii als auch der Bewegungsabläiife der Artikulatoren. Die Artikulatoren lasscn sich bereils na~ivradiologischoder nach Gabe oraler Kontrastmittel leicht darstellen. Mit der Verweridurig einer hochfrequenten Filmdokurnentation (bis zu 50 Bilder/ Sekunde) lassen sich auch schnelle Be~fegungsfolgenaufzeichnen (2).

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