Обзор всех способов голосообразования

Обзор всех способов голосообразования. Естественный процесс звукоизвлечения. Искусственные механизмы голосообразования. Пищеводный голос и установка клапана. Голосообразующий аппарат АГ-2000 для восстановления голоса. Новые открытия в голосообразовании

Голосообразование – одна из важнейших физиологических функций, заложенная в нас природой. Без этого стали бы невозможны вербальное общение и полноценная жизнь в социуме. На первый взгляд, процессы извлечения звуков и формирования речи несложные. Мы настолько к этому привыкли, что выполняем все на автоматизме. В действительности же в голосообразовании задействовано несколько отделов и органов, которые должны работать слаженно и синхронно. Нарушение в любом из этих звеньев влечет за собой сложности в воспроизведении звуков и слов. Если это носит временный характер (например, при перенапряжении связок, ларингите или простуде), то нормализуется после лечения.

Но бывают ситуации, когда нарушения приобретают стойкий органический характер. Это случается после серьезных травм, частичных или полных параличей и онкологических заболеваний, при которых требуется хирургическое вмешательство. В сложных случаях человек может потерять один из органов голосообразования, чаще всего – это гортань. При раке на поздней стадии удаляется целиком вместе со связками во время операции (ларингэктомии). После этого способность извлекать звуки привычным способом теряется безвозвратно. Поэтому приходится прибегать к искусственным компенсаторным методикам, которые позволили бы восстановить голос даже после тотального удаления всей гортани.

Естественный процесс голосообразования

Прежде чем переходить к альтернативным способам, рассмотрим, как это происходит у здорового человека. Для начала нужно обозначить, что в процессе участвуют три отдела: 1) дыхательный; 2) голосовой; 3) артикуляционный. Первый включает в себя бронхи и легкие. Человек делает вдох, а говорить начинает на выдохе. Если есть проблемы в этом отделе, то речь будет слабой, тихой или прерывистой, так как не будет хватать воздуха для нормального воспроизведения звуков. Третий отдел завершает этот процесс благодаря артикуляционным органам (язык, губы, нёбо, нижняя челюсть). Здесь нарушения будут влиять на четкость произношения, а не на сам голос. Например, зубы – это неподвижные органы артикуляции, участвующие лишь в создании отдельных звуков. Но их отсутствие заметно ухудшает дикцию.

Доминирующую роль в голосообразовании играет второй отдел, где находится гортань вместе с парными голосовыми связками (складками). Они натянуты поперек трахеи и образуют голосовую щель. При спокойном дыхании и отсутствии фонации она раскрыта, чтобы свободно пропускать воздух. В таком положении похожа на равнобедренный треугольник: его вершина направлена к щитовидному хрящу гортани, а широкая часть – к черпаловидному. При голосообразовании щель смыкается, и воздух на выдохе начинает проникать через нее под давлением. Это вызывает колебания голосовых связок разной силы и частоты, что влияет на характеристики извлекаемых звуков. Отличаются складки по длине, толщине и упругости. У мужчин они длиннее и толще, чем у женщин, поэтому и голос мощнее и грубее. После завершения голосообразования связки возвращаются в исходное положение. За счет работы мышц процесс смыкания и размыкания щели проходит неограниченное количество раз.

Важная роль отводится и так называемым резонаторным отделам. Причем не только при естественном, но и при искусственном голосообразовании с помощью вспомогательных устройств. Образующиеся в гортани звуки еще не похожи на те, которые мы слышим «на выходе». Свои основные характеристики голос приобретает именно благодаря резонаторным полостям, находящимся ниже и выше связок. К нижним (грудным) относятся трахея, бронхи и легкие, придающие голосу силу и громкость. Верхние (головные) включают в себя гортань, глотку, ротовую и носовую полости. Объединены таким понятием, как надставная труба. Все ее составляющие участвуют в образовании звуков речи и придают голосу индивидуальную окраску. Среди верхних резонаторов значимую функцию выполняют глотка и ротовая полость. Они способны менять свою форму и объем, сужаясь и расширяясь, что меняет акустические настройки и улучшает произношение. Например, при использовании голосообразующего аппарата колебания сразу передаются в резонаторную полость рта, где формируется речь.

Искусственные механизмы голосообразования

Речь идет про альтернативные методики, голосовые протезы и технические устройства, способные компенсировать утраченные голосовые связки. В этих случаях также используются сохраненные отделы и органы. Но при нормальном голосообразовании они либо вообще не задействованы, либо функционируют не в таком объеме. Поэтому подобные механизмы и называют искусственными, хотя они действуют в тесной связи с организмом человека.

Пищеводный голос, или псевдоголос

Самым тяжелым для пациента является тренировка стенок пищевода для формирования псевдоголосовой щели. Этот орган пищеварения в голосообразовании не участвует, поэтому берет на себя непривычные функции. Благодаря упругим стенкам удается создать имитацию голосовых связок для извлечения звуков. Многие путают такой способ с чревовещанием, но это неверно. Ведь чревовещатель просто не двигает губами, но использует легкие и гортань. Пищеводный голос извлекается по-другому. После длительных тренировок по развитию стенок пищевода нужно научиться еще одному навыку – заглатыванию и удержанию объема воздуха.

Ведь воздух из легких на выдохе не может поступать в желудочно-кишечный тракт, поэтому нужен другой «воздушный мешочек». Извлекаться он должен наподобие отрыжки непосредственно из пищевода. Он будет давить на его стенки и размыкать псевдоголосовую щель. Но нужно учесть, что объем пищевода меньше, чем легких, поэтому воздуха там помещается немного. Этим объясняется то, что речь у человека с псевдоголосом тихая и прерывистая. Каждый раз нужно пополнять «мешочек», чтобы продолжить фразу. Но это негативно влияет на сам орган, способствуя развитию постоянной изжоги и рефлюкса.

Плюсы и минусы псевдоголоса

С точки зрения освоения пищеводный голос – самый сложный. Довести тренировки до конца и добиться более-менее приемлемого результата удается только трети пациентов. Требуются занятия с логопедом и выполнение довольно специфических упражнений. Поначалу они простые и направлены на развитие дыхания (дуть на листок бумаги или в гармошку). Но для формирования псевдоголосовой щели требуются другие. Например, нужно широко открыть рот, задержать дыхание и несколько раз сымитировать рвотные позывы. Выполняется это полусидя или лежа 3-4 раза в день. Занятия малоприятные, но для псевдоголоса необходимые.

Параллельно нужно ловить момент, когда появляются звуки, и успевать произносить слоги. Глухие согласные даются проще, а вот над гласными придется потрудиться. Затем наступает этап оттачивания произношения и закрепления результата. В совокупности на все это уходит полгода и дольше. Главный плюс – это восстановление голоса своими силами, без операции и приспособлений. Но методика затратная с точки зрения и времени, и физических сил. К тому же придется оплачивать услуги логопеда, а при ухудшении состояния – и гастроэнтеролога.

Голосовой клапан для установки в трахею

На первый взгляд кажется, что это самый удобный способ голосовой реабилитации. Вставляется миниатюрный силиконовый протез, благодаря которому удается говорить. Эта операция называется трахеопищеводное шунтирование с протезированием клапаном (ТПШП). Может выполняться как одномоментно в процессе ларингэктомии, так и в отсроченном порядке спустя 2-3 месяца или позже, в течение 1-2 лет. Технология одинаковая: между трахеей и пищеводом создается отверстие (шунт), куда и устанавливается голосовой клапан. Имеет фланцы для фиксации к задней стенке трахеи и к передней – пищевода. Открывается на выдохе, пропуская воздух. И закрывается, чтобы перенаправить потоки воздуха из легких и одновременно предотвратить попадание пищи, слюны и жидкостей в дыхательные пути.

Преимущества и сложности использования клапана

Восстановление голоса протезированием определенно имеет свои плюсы. Во-первых, для голосообразования и общения не нужно ничего держать в руках. Во-вторых, обучение проходит гораздо быстрее, чем тренировка псевдоголоса. И в-третьих, восстановленный голос звучит довольно естественно, громко и отчетливо. Голосовой клапан можно использовать с трахеостомическими трубками, имеющими отверстия (фенестрированными). Наличие универсального коннектора 15 мм позволяет его подсоединять и пользоваться. Однако в дальнейшем человек сталкивается со сложностями, о которых поначалу не задумывался.

Хотя трахеопищеводное шунтирование с протезированием не считается сложной операцией, но это все же хирургическое вмешательство со всеми его рисками и возможными осложнениями. Бывают кровотечения, инфицирование и даже отторжение клапана. Изготовлен он из биоинертного медицинского силикона. При этом постоянное нахождение во влажной среде и наличие бактерий уничтожают даже качественный силикон за полгода. Это значит, что протез регулярно придется покупать и менять. Плюс ко всему, нужна ежедневная очистка и уход – как и за трахеостомическими трубками. Иначе начнется инфицирование бактериями и грибками окружающих тканей. И, наконец, при использовании клапана тоже возникают проблемы. Бывают протечки жидкости, избыточное давление на слизистую трахеи (пищевода), смещение или деформация протеза и другие ситуации, требующие врачебной помощи.

Голосообразующий аппарат для голоса

Из всех перечисленных вариантов это самый простой, универсальный, доступный и безопасный способ голосовой реабилитации после рака гортани. Основан на использовании носимого аккумуляторного прибора с мембраной на одном конце. После включения мембрана начинает вибрировать. Опытным путем нужно найти место в районе подбородка, где сигналы проходят наиболее четко, и прижать ее к коже. Таким способом голосообразующий аппарат создает имитации колебаний голосовых связок и передает их в резонаторную ротовую полость.

Ослабленный после тяжелой болезни и травмирующей операции организм задействован здесь более щадяще. Усиленное дыхание или искусственное формирование воздушного пузыря не требуются. Артикуляционные органы придется потренировать, чтобы формировать речь из звуков в полости рта. Но это не так тяжело и долго, как разрабатывать стенки пищевода. В отличие от установки клапана, никаких хирургических манипуляций тоже не требуется. Прибор подходит и для пациентов, для которых опасны лишние вмешательства и внедрение протезов.

Российский аппарат для голоса АГ-2000

Единственный в России голосообразующий аппарат АГ-2000 производства Хронос – это цифровой прибор нового поколения для пациентов после рака гортани. Выполнен в черном пластиковом корпусе и выглядит как современный гаджет. Его можно носить на фирменном шейном шнурке или в кармане. Прибор очень компактный и удобно лежит в руке. Не утомляет и не напрягает при длительном использовании. Благодаря отсутствию сложных настроек освоить его может любой человек, даже пожилого возраста. Имеет всего три кнопки на корпусе для включения, регулировки громкости (4 уровня) и тональности (целых 25 частот). Пользуясь голосообразующим аппаратом АГ-2000 регулярно, можно испробовать все режимы разговора и найти для себя наиболее комфортный. Заряжается за 2,5 часа через USB-порт, а работать на одном заряде способен до 24 часов. При эпизодическом использовании держит зарядку несколько дней. Это позволяет брать прибор в поездки на природу или в путешествия.

Преимущества носимого аппарата для голоса

Российский голосообразующий аппарат АГ-2000 очень удобен для общения как дома, так и в общественных местах. Человек становится более самостоятельным и самодостаточным. С прибором можно ходить по магазинам, посещать учреждения и общаться с соседями или знакомыми. Кто-то находит новую сферу деятельности или даже возвращается на прежнюю работу. Пользоваться прибором можно в любом режиме, включая и самый активный. Голос с голосообразующими аппаратами всех производителей звучит роботизировано. Это их общая особенность, так как полностью воссоздать человеческую речь технически очень сложно.

Но это не мешает вербальной коммуникации и со временем перестает волновать человека и его окружение. Ведь появляется возможность восстановить голос, не прибегая к операциями или тяжелым тренировкам. Голосообразующий аппарат АГ-2000 остается самым доступным для широкого круга пользователей. На официальном сайте продается по цене производителя с бесплатной доставкой по России. Входит в перечень средств реабилитации инвалидов, за самостоятельную покупку которых положена денежная компенсация. Выплачивается в местном ФСС после предъявления заявления и чеков на покупку российского аппарата для голоса.

Новые открытия в области голосообразования

Современные технологии не стоят на месте и проникают во все аспекты нашей жизни. Не обошли они и такую сферу, как восстановление голоса после тяжелых болезней, травм и операций. За рубежом ученые работают над созданием имплантов или приспособлений, способных тем или иным способом компенсировать утраченные функции. Однако все это пока находится на стадии тестирования и дальнейшей доработки. Поэтому сомнительно, что в ближайшие годы они войдут в практику. Но даже в этом случае подобные сложные и дорогостоящие устройства, импланты и чипы будут доступные разве что единицам.

Искусственные связки: миф или реальность?

Эта одна из самых сложных разработок, над которой американские ученые трудились не один год. Главная проблема заключалась в невозможности полностью воссоздать слизистую оболочку голосовых связок человека. Исследователи работали над тем, чтобы не просто получить многослойный эпителий складок, но и восстановить их естественные функции. Сначала пытались получить их из клеток удаленной гортани и у неживых доноров. Клетки специально выращивали, чтобы сформировать слизистую из нижнего слоя соединительной ткани и верхней – эпителиальной. Опыты показали, что она не отторгается, хотя проверяли это только на мышах. Тестировались и возможности звукообразования. Связки действительно начинали вибрировать под потоком воздуха, но звуки были мало похожи на «человеческие».

Последние достижения – это выращивание ткани связок из стволовых клеток человека в лаборатории. Были взяты содинительнотканные клетки (фибробласты). Работа включала в себя внедрение репрограммированных дифференцированных клеток и получение двухслойной основы. В итоге верхние клетки остались плоскими, а глубинные – кубическими, как и у эпителия слизистой голосовых связок. Ученым удалось добиться не только их идентичности по структуре, но и похожей реакции на раздражители. Для проверки жизнеспособности модели имитировали ее воспаление, воздействуя табачным дымом. Спустя некоторое время эпителий стал тоньше и начал воспроизводить провоспалительные клетки (цитокины). Такой же процесс развивается у курильщиков. Все это еще нуждается в серьезной доработке. Но для изучения возможностей создания импланта голосовых связок опыты признаны перспективными.

Графеновое горло-наклейка

Более «простой» вариант предложили китайские ученые. Для замены утраченных голосовых связок они создали чип в виде наклейки на горло, способной помочь даже немым людям. Назвали свою разработку WAGT – носимое искусственное графеновое горло. Представляет собой очень тонкую прямоугольную пластину размером в 1,5х3 см. Выполнена из пленки на основе поливинилового спирта, на которую лазером нанесен слой графена. Этот материал широко используют в медицине для считывания активности нейронов и создания девайсов.

Пластина плотно фиксируется к горлу с помощью клея и даже обычной воды. Дополнительно подключается проводами к носимому устройству, в которое внедрены печатная плата, аккумуляторный микрокомпьютер и усилитель мощности звука. Провода можно спрятать под одеждой, хотя в любом случае это не очень комфортно для человека. Но сама пластина – работающая за счет нанесенного слоя графита. Через кожу улавливает движение мышц при произнесении беззвучной речи и помогает ее воспроизводить. Добиться этого удается благодаря искусственному интеллекту, преобразовывающему мышечные вибрации в звуки. Звучание довольно громко (75 дБ) и роботизированное, как у голосообразующего аппарата. Но распознает пластина только самые простые слова и короткие фразы, а аппарат позволяет произносить целые предложения. Гортань была представлена еще 5 лет назад и должна была дорабатываться. Однако об ее активном практическом применении до сих пор неизвестно.

Мозг начинает говорить

Исследователи новых моделей голосообразования пошли еще дальше и решили вовсе исключить из этого процесса гортань и ротовую полость. Основную функцию взял на себя головной мозг. Было несколько разработок в этой области, но все они относились к преобразованию мыслей в тексты. Так, в прошлом году австралийские ученые представили «шапочку» со множеством датчиков, которые считывают электрическую активность мозга. После этого компьютер обрабатывает волновые сигналы, преобразовывает их в текст и переводит на экран. Но, во-первых, система работает только на 40%, не понимая значительную часть слов и путая семантически похожие. И во-вторых, это все же текст, а не живая речь.

Для голосообразования требуются инвазивные технологии, а именно – внедрение электродов в мозг. Об этом говорил и Илон Маск, предлагающий устанавливать людям чипы-импланты, работающие вместе с коммуникационным устройством. Понятно, что получить разрешение на тестирование подобного метода на людях крайне сложно. Однако американцы смогли внедрить такой чип в речевую зону коры головного мозга 30-летнего парализованного мужчины. Только мысленно произнеся слово, он теперь может его воспроизвести. Причем работает система даже при невозможности физически двигать ртом и артикуляционными органами. Средняя точность распознавания пока находится на уровне 70%, а словарный запас ограничен 50 словами. Но дальнейшие разработки в этих сферах мировым научным и медицинским сообществом приветствуются. А рядовые потребители продолжают пользоваться функциональными голосообразующими аппаратами. Эти приборы не уйдут в прошлое даже при технологических прорывах, так как останутся универсальными и доступными для людей.