Méthodes directes d’exploration in-vivo

Depuis l’examen laryngé au miroir inventé par Manuel Garcia en 1855 (Garcia[62], 1884), de nombreux dispositifs d’investigation ont été développés pour la visualisation directe de l’appareil vocal et de son comportement vibratoire (Baken[16], 1987, Baken & Orlikoff[17], 2000).

Laryngoscopie

La laryngoscopie permet une exploration directe du larynx en phonation. Les méthodes laryngosco-piques présentées ici nécessitent une source lumineuse (artificielle) éclairant le larynx par le dessus, au moyen d’un endoscope rigide (introduit par la bouche) ou souple (introduit par le nez). Elles permettent la visualisation des mouvements laryngés dans un plan horizontal, en particulier l’adduction et l’abduc-tion sur la longueur des cordes vocales, et des bandes ventriculaires le cas échéant.

Vidéolaryngostroboscopie

Sur le principe de la stroboscopie, cette méthode permet de ralentir visuellement le mouvement vibra-toire des cordes vocales ou des bandes ventriculaires en les éclairant de façon discontinue à une période proche de leur période fondamentale de vibration. Comme l’illustre la figure 2.1, on peut ainsi reconstituer un cycle glottique à partir d’images prises sur plusieurs cycles consécutifs à des instants décalés d’un peu plus (ou moins) d’une période du cycle (Anastaplo & Karnell[6], 1988, Karnell[97], 1989, Svec[194], 2000, Deliyski[46], 2006). Cette méthode ne peut néanmoins pas détecter les apériodicités associées à certaines qualités vocales puisqu’elle exige une vibration quasi-périodique.

Fig. 2.1 – Principe de la vidéolaryngostroboscopie : prise d’une image à un moment déterminé du cycle phonatoire au moyen d’une lumière stroboscopique (en haut). Assemblage de ces images prises pendant des cycles phonatoires successifs et reconstruction d’un cycle artificiel (en bas). D’après Deliyski [46], 2006.

Cinématographie ultra-rapide

La cinématographie ultra-rapide permet d’enregistrer des images de la glotte éclairée en continu à des vitesses nettement plus élevées, de 2000 à 10000 images par seconde, ce qui fournit 20 à 100 images par cycle glottique pour une fréquence fondamentale de 100Hz. Cette méthode, bien que très coûteuse (en temps, espace mémoire, prix de matériel, etc.) permet de visualiser des détails du mouvement glottique et ventriculaire qui passeraient inaperçus avec des méthodes plus classiques, comme les phénomènes transi-toires ou apériodiques (Moore & al.[136], 1962 (comme cité dans Granqvist & Lindestad[68], 2001), Baer & al.[8], 1983, Childers & al.[36], 1983, Childers & al.[35], 1990).

Vidéokymographie

La vidéokymographie, développée par Svec & Schutte [195], 1996, utilise une caméra vidéo CCD modifiée, qui peut fonctionner en vitesse standard (25 à 50 images par seconde) ou en vitesse rapide, en ne sélectionnant qu’une bande visuelle de l’image complète afin de pouvoir afficher jusqu’à 8000 lignes par seconde. Ces lignes sont empilées les unes avec les autres pour créer une image vidéokymographique (ou kymogramme) représentant l’évolution au cours du temps de la coupe sélectionnée des structures laryngées (cf. figure 2.2). Si cette méthode permet l’observation à moindre coût des apériodicités, elle est

limitée par la perte de la vue d’ensemble de la glotte (Svec & Schutte [195], 1996, Svec[194], 2000, Svec & al.[196], 2001).

Fig. 2.2 – Principe de la vidéokymographie. (a) Fonctionnement en vitesse standard. (b) Fonctionnement en vitesse rapide. D’après Svec & al.[196], 2001. BV : bande ventriculaire, CV : corde vocale.

Outils de traitement des enregistrements cinématographiques

Plusieurs techniques ont été développées pour l’analyse a posteriori des enregistements vidéo ultra-rapides, afin de faciliter et de quantifier l’interprétation visuelle. Les kymogrammes obtenus directement par vidéokymographie peuvent également être obtenus a posteriori par traitement des images laryngées (kymographie) et permettre une analyse fine des irrégularités apériodiques des vibrations (Svec & Schutte

[195], 1996, Tigges & al.[198], 1999). Granqvist & Lindestad[68], 2001 ont développé une méthode d’analyse basée sur l’extraction de l’intensité lumineuse des images successives et son évolution au cours du temps : la transformée de Fourier de cette évolution est calculée pour chaque pixel, une fréquence du spectre est sélectionnée et l’amplitude des oscillations laryngées à cette fréquence est codifiée par degrés de saturation de couleur. Les différences de phase de ces oscillations sont représentées par des teintes différentes (cf. figure 2.4). Cette technique permet de visualiser l’ensemble des vibrations périodiques ou quasipériodiques présentes dans le larynx pour une fréquence choisie et de quantifier les relations de phase les unes avec les autres.

Examens radiologiques

Les examens radiologiques permettent de visualiser la morphologie et la mobilité des structures la-ryngées dans le plan vertical, en particulier la fermeture et l’ouverture sur l’épaisseur des cordes vocales, et des bandes ventriculaires les cas échéant.

Imagerie par rayonnement X

Toutes les techniques d’inspection par rayonnement X reposent sur le même principe : elles sont fondées sur la différence d’atténuation des rayons X entre les différents tissus du corps humain. Ces tech-niques non-invasives, mais ionisantes, permettent ainsi d’accéder à la géométrie interne d’un organe et de visualiser ses divers constituants, différenciés selon leur densité. Le système standard d’un examen radiographique est composé d’un tube émetteur de rayons X et d’un capteur qui détecte le rayonnement ayant traversé et interagi avec l’organe visé. Le degré de noircissement d’un film radiographique est ainsi proportionnel à la dose de rayonnement ayant impressionné l’émulsion pendant l’examen, qui elle-même dépend directement de la structure de l’organe et de l’atténuation du milieu. Trois techniques d’imagerie par rayons X sont classiquement utilisées dans l’étude de la physiologie phonatoire :

– la radiographie, à savoir l’imagerie conventionnelle. Tube et détecteur sont fixes. Cette technique permet donc d’obtenir la projection plane d’un volume tridimensionnel Kitzing & Sonesson [101], 1967.

– la tomographie. Le principe de la méthode est donné sur la figure 2.3. Le mouvement du système tube-détecteur, mobile, confère un taux d’effacement élevé à tous les éléments parasites rencontrés par le rayon, hormis ceux qui se trouvent au point de rencontre de tous les rayons et dont on veut précisément obtenir l’image Husson [92], 1962. Cette méthode offre un cliché non pas de l’organe total mais d’une coupe horizontale, verticale ou oblique. Elle offre de fait une vision plus détaillée de l’intérieur de l’organe.

(a) (b)

Fig. 2.3 –(a) Principe de la tomographie : la prise de cliché radiographique est commencée en P1T1, et, pendant qu’elle a lieu, le tube T vient en T2 et le détecteur P vient en P2 par des mouvements synchro-nisés. Les parties du corps hachurées sont balayées par les rayons et impressionnent peu le détecteur. Le point A, irradié de façon permanente, et se projetant toujours au même point du détecteur, aura seul une image nette. D’après Husson[92], 1962. (b) Exemple type de laminogramme saisi par Hollien & Colton

[88], 1969, Wilson[216], 1976 et quantifié par Agarwal & al.[3], 2003, Agarwal[2], 2004. D’après Agarwal & al.[3], 2003, Agarwal[2], 2004.

Electromyographie laryngée (EMG)

Ce dispositif mesure l’activité électrique des muscles laryngés, enregistrée au moyen d’une aiguille électrode par voie transcutanée en passant dans la membrane cricothyroïdienne. Deux muscles sont cou-ramment étudiés : le muscle thyroaryténoïdien et le muscle cricoaryténoïdien postérieur. En respiration, aucun potentiel d’action n’est recueilli. Lors de la phonation, sur une voyelle tenue, apparaît un recru-tement rapidement dégressif pour se maintenir en plateau jusqu’à la fin de la phonation pour revenir à l’activité quasi nulle de repos.