От ларингоскопа до «Фабра»

И. П. Павлов часто любил повторять, что успех научной работы зависит от совершенства методики исследования. Часто новая методика приносит и новые достижения. Так, в частности, ультразвуковая эхолокация дельфинов была обнаружена только тогда, когда были созданы ультразвуковые приемники и современная гидроакустическая аппаратура. Так было и с открытием многих закономерностей голосовой функции человека.

Какие же методы и приборы существуют для исследования колебаний голосовых связок у человека?

Как уже говорилось, колеблющиеся голосовые связки во время фонации у живого человека впервые увидел М. Гарсиа (сын) при помощи изобретенного им ларингоскопа — гортанного зеркала. Если глотку человека можно сравнить с вертикальной трубкой, то ротовая полость по форме и расположению напоминает отрезок широкой горизонтальной трубы, приставленной к глотке сбоку, Поэтому если даже сильно открыть рот, то голосовые связки простым глазом увидеть не удается: они спрятаны за корнем языка в глубине глотки. К тому же они плохо освещены, что вносит дополнительную трудность при попытках их увидеть.

Рис. 9. Ларингоскоп, при помощи которого врачи осма­тривают  голосовые    связки.
Рис. 9. Ларингоскоп, при помощи которого врачи осматривают голосовые связки.

Ларингоскоп Гарсиа — это замечательное по своей простоте и эффективности приспособление — одновременно решает обе трудности: делает голосовые связки доступными для наблюдения простым глазом и одновременно их освещает. В сущности, ларингоскоп — это элементарный перископический прибор: маленькое круглое зеркальце на длинной и тонкой рукоятке вводится в глотку человека под таким углом к осп зрения наблюдателя, чтобы в нем отразились голосовые связки. Для освещения же голосовых связок на них направляется пучок света, отраженного опять-таки ларингоскопом от электролампочки (рис. 10).

Рис.   10.   Схема  ларингоскопии.
Рис. 10. Схема ларингоскопии.
1 — сферическое лобное зеркало врача (рефлектор), при помощи которого луч света от электролампочки направляется на ларингоскоп и на голосовые связки (пунктирная линия); в центре рефлектора небольшое отверстие, служащее врачу дли наблюдения голосовых связок:
2—рукоятки ларингоскопа.

Наблюдение голосовых связок при помощи ларингоскопа не дает, однако, возможности проследить их колебания, так как частота колебаний настолько велика, что для нашего глаза колеблющиеся края голосовых связок, как спицы в быстро вращающемся колесе, сливаются в сплошное размытое изображение.

На помощь ученым вслед за ларингоскопом пришел стробоскоп. Принцип стробоскопа состоит в освещении быстро вращающегося или часто колеблющегося тела прерывистыми пучками света. Если освещать голосовые связки короткими вспышками света в одной и той же фазе их колебаний, например при полном смыкании, то благодаря инертности нашего органа зрения мы увидим голосовые связки как бы остановившимися в этом сомкнутом состоянии. Короткие, часто следующие друг за другом, пучки света как бы останавливают для нашего взора колеблющееся тело в такой фазе колебаний, в какой они его освещают. Другие же, неосвещенные фазы колеблющегося тела для глаза как бы пропадают, не существуют, т. е. создается иллюзия состояния покой на самом деле движущегося предмета.

Легко понять, что для создания иллюзии неподвижности необходимо абсолютно точное совпадение частоты колебаний тела с частотой световых вспышек. Если же последняя хоть немного будет отличаться от частоты колебаний наблюдаемого предмета, то каждая новая вспышка света будет освещать предмет уже в фазе, несколько отличной от предыдущей, и мы увидим очень медленные и плавные колебания тела. Благодаря этому стробоскоп позволяет нам не только «останавливать» для на шего глаза быстро колеблющийся предмет, но и как угодно «замедлять» его колебания. Как легко видеть, степень этого замедления обратно пропорциональна разности частот колебания связок и их освещения..

Для достижения прерывистости света в различных конструкциях стробоскопов применяются разные приспособления. В наиболее ранних моделях луч света, падающий на лобный рефлектор наблюдателя, прерывался при помощи вращающегося лиска с прорезями, помещенного на пути светового луча. При вращении диск наподобие сирены издает звук, по частоте соответствующий числу перерывов света в секунду. Исследуемый певец, для того чтобы его голосовые связки можно было увидеть «остановившимися», при стробоскопировании должен петь звук точно такой же высоты. Практически же оказывается, что никто из певцов, даже обладателей «абсолютного слуха», не в состоянии абсолютно точно выдержать высоту звука стробоскопической сирены в течение хотя бы 10 сек. Абсолютно точное подражание звуку сирены-диска, или, как назвал это состояние профессор В. Г. Ермолаев, «стадия стробоскопического комфорта», длится не более 1—2 сек., после чего певец начинает фальшивить.

В состоянии же утомления ни один певец не в силах продемонстрировать стадию стробоскопического комфорта даже хотя бы на 1 сек.

Кстати говоря, таким образом был обнаружен один из многих парадоксов вокального искусства — неабсолютность активного абсолютного музыкального слуха. Неточность интонирования заданного звука может быть вызвана как неточностью слухового контроля, так и погрешностью воспроизведения.

Нарушения «стробоскопического комфорта» тем более выражены, чем более неисправен голосовой аппарат (утомлен или болен). На этом основании врачи намечают даже несколько стадий стробоскопической картины, по которым они судят о состоянии голосового аппарата.

Картина  гортани человека, наблюдаемая в ларингоскоп
Рис. 11. Картина гортани человека, наблюдаемая в ларингоскоп,
во время вдоха (а) и во время фонации (б).
1 — надгортанник 2— края голосовых связок.

В последнее время получили распространение электронные стробоскопы. Диск-сирена в них отсутствует. Певец может петь при стробоскопировании любую удобную для него ноту, не подлаживаясь под заданный звук сирены, а голосовые связки его все равно будут освещаться прерывистыми импульсами света от неоновой или импульсной газоразрядной лампы-вспышки, подобно той, которая употребляется фотографами. Частота же вспышек лампы-вспышки в электронном стробоскопе управляется автоматически колебаниями самих голосовых связок. Для этого к гортани певца прикладываются миниатюрные ми крофоны (ларингофоны), которые регистрируют частоту колебаний голосовых связок. Сигнал от ларингофонов поступает в усилитель и управляет частотой разрядов лампы-вспышки.

Таким образом, какую бы ноту певец, не пел, в электронном стробоскопе всегда будет наблюдаться стадия «стробоскопического комфорта» — полная неподвижность голосовых связок.(2) В приборе, однако, имеется приспособление, позволяющее искусственно смещать фазы освещения и тем самым как угодно «замедлять» колебания голосовых связок. Благодаря этому приспособлению электронный стробоскоп незаменим при стробоскопировании лиц, не умеющих подражать звуку стробоскопической сирены (отсутствие активного музыкального слуха).

Рис.   12.    Процедура   ларингостробоскопии
Рис. 12. Процедура ларингостробоскопии.
1 —диск стробоскопа с отверстиями

Огромное количество русских и зарубежных исследователей посвятили многие годы работе со стробоскопом. Прибор этот и в настоящее время является не только важным средством научного исследования колебаний голосовых связок, но и аппаратом для диагностики заболеваний голоса.

Если же говорить о недостатках стробоскопии, то это прежде всего — известная зависимость полученных данных от субъективных свойств наблюдателя: ведь сам-то он хотя и видит колебание голосовых связок, все же не измеряет их, а оценивает, как говорится, на глазок. А уж если говорить о стадиях нарушения голосовой функции, т. с. об отклонениях от нормы, то, конечно, лучше всего говорить языком цифр. Цифры же можно получить только путем измерения.

Поэтому дальнейшее усовершенствование методики исследования голосовых связок шло по пути все большей объективизации получаемых данных. Уже такое простое приспособление, как нанесение миллиметровой шкалы на ларингоскопическое зеркало (предпринятое, правда, вскоре после изобретения ларингоскопа), позволило точно измерить длину голосовых связок. При этом оказалось, что чем выше голос, тем короче голосовые связки: у баса их длина около 2.5 см, у тенора 1.7—2.0 см, а у сопрано примерно 1.5 см. Ученые давно задумывались, как бы записать колебания голосовых связок на движущуюся ленту. Осуществить это, однако, долго не удавалось, и лишь в сравнительно недавние годы развитие техники позволило создать приборы для объективной регистрации колебаний голосовых связок человека во время фонации.

В 1959 г. ленинградские исследователи А. В. Хохлов и Ю. Н. Петров создали прибор, который они назвали эндоларингограф, для записи формы колебаний голосовых связок па осциллографе. Для этого они в ларингоскопическое зеркало вмонтировали миниатюрное фотосопротивление, а к горлу исследуемого человека, чуть пониже гортани, приставили сильный источник света. Свег проникал через ткани тела в подсвязочное пространство И как бы слегка освещал голосовые связки снизу. Если голосовые связки сомкнуты не плотно, то часть отраженного света пройдет через голосовую щель и осветит расположенное под голосовыми связками фотосопротивление, которое исследователь вводит певцу в рот вместе с ларингоскопом, как при обычном ларингоскопическом осмотре гортани. Как легко видеть, при этих условиях степень освещения фотосопротивления будет зависеть от ширины просвета между голосовыми связками, а изменение этого просвета при колебании голосовых связок вызовет соответствующие колебания электрического тока, проходящего через фотосопротивление, эти колебания и регистрируются на шлейфном осциллографе.

Таким образом, при помощи эндоларингографа Хохлова-Петрова можно не только сосчитать частоту колебаний голосовых связок, но и определить форму их колебаний, которая, как оказалось, зависит от типа фондируемой гласной, силы голоса, высоты ноты и т. д. Известным недостатком эндоларингографа, так же как и ларингоскопа и стробоскопа, является все же необходимость введения в ротовую полость исследуемого певца постороннего предмета — ларингоскопа, несомненно нарушающего естественность условий фонации. Кто нам даст гарантию, что при произношении гласной «а» голосовые связки без введения ларингоскопа колеблются точно так же, как и с ларингоскопом?

На борьбу с этим немаловажным недостатком всех ларингоскопических методик выступил французский ученый Филипп Фабр. В 1957 г. ему удалось зарегистрировать колебания голосовых связок без всякого применения ларингоскопа. Его прибор основан на принципе регистрации сопротивления гортани (в поперечном направлении) к токам высокой частоты.

По бокам гортани располагаются небольшие электроды, которые излучают токи высокой частоты, так же как известные в медицине физиотерапевтические приборы, называемые УВЧ. УВЧ, как известно, служит для прогревания глубоко расположенных тканей тела токами высокой частоты. Электроды же в приборе Фабра излучают слабые токи, которые практически не дают никакого нагревания тканей и не ощущаются исследуемым человеком.

Интенсивность излучения тока электродами прибора Фабра зависит от сопротивления тканей между электродами, т. е. от сопротивления гортани. Это сопротивление в свою очередь зависит от плотности смыкания голосовых связок между собой. Ввиду этого колебания голосо вых связок неизбежно породят соответствующие и пропорциональные колебания электрического тока в приборе Фабра, зарегистрировать которые уже не представляет труда.

Рис.   13.    Измерение   частоты  колебаний  голосовых   связок
Рис. 13. Измерение частоты колебаний голосовых связок при помощи прибора Ф. Фабра.

Если нас не интересует точная форма колебаний голосовых связок, а только их частота, то мы можем обойтись и без прибора Фабра. Поскольку гортань во время фонации вибрирует (дрожит), и частота этой вибрации в точности соответствует колебаниям голосовых связок, то можно пойти по пути измерения вибрации гортани при помощи виброчувствительных элементов — вибродатчиков. Эти вибродатчики легко изготовить из кристаллов пьезоэлектриков или на электромагнитном принципе. Для этой же цели вполне применимы все виды ларингофонов.

Частоту колебании голосовых связок также можно подсчитать по осциллограмме звука, записанного с помощью обычного микрофона. Поскольку же в звуке голоса содержится много обертонов, то для подсчета основного тона лучше его выделить, т. е. очистить от обертонов, применяя специальные электрические фильтры.

Применяя все эти многочисленные приборы для измерения частоты колебания голосовых связок, исследователи выведали у природы очень многие гайны образования человеческого голоса. Об одной из таких тайн расскажем подробнее.

Иногда при стробоскопировании можно наблюдать более или менее частые колебания одной из голосовых связок при неподвижности другой. Это удивительное явление можно объяснить только несовпадением частот колебания правой и левой связок, что в свою очередь объясняется, по-видимому, известной автономностью сил, заставляющих голосовые связки колебаться. В этом явлении некоторые исследователи усматривают свидетельство в пользу нейрохро-наксической теории образования голоса (см. об этом в следующем разделе).

Загрузить главу
.doc .pdf

Сайт поиска работы для регентов и певчих