ES2289810T3 - Protesis que produce voz. - Google Patents

Abstract

Una prótesis que produce voz, que comprende Un alojamiento (15) para colocar en un pasaje (5) a través de una pared entre el esófago (4) o la garganta y una región superior de la tráquea (1), un pasaje (16) a través de dicho alojamiento (15) para que pase aire, y al menos un elemento vibratorio móvil por vibraciones (17, 18) para hacer vibrar el aire produciendo un sonido que posee al menos una frecuencia de base, y al menos una obstrucción (20, 21) para impedir bruscamente la capacidad de movimiento de al menos un elemento vibratorio (17, 18) en al menos una posición, estando dispuesto el al menos un elemento vibratorio para aumentar el volumen y la frecuencia de base del sonido con la intensidad de una corriente de aire que fluye a través del pasaje, caracterizada porque la obstrucción (20, 21) está formada por un segundo elemento vibratorio (17, 18), teniendo los elementos vibratorios (17, 18) la forma de dos labios flexibles (17, 18) mutuamente sustancialmente idénticos que se proyectanen dicho pasaje del alojamiento (16) desde una pared del pasaje (16) cuyos labios, en estado de reposo, se apoyan uno contra el otro, con partes de los extremos libres de dichos labios dirigidas en una dirección sustancialmente paralela a dicho pasaje del alojamiento (16).

Description

Prótesis que produce voz.

Como parte del tratamiento del cáncer de garganta ocurre con frecuencia que la laringe, con inclusión de los pliegues vocales y la epiglotis y, si es necesario, parte de la faringe, es extirpada (laringectomía).

Para permitir que el paciente coma y beba después de ello sin que las comidas o bebidas se asienten en la tráquea que ahora no es posible que permanezca cerrada, la tráquea es atravesada por su superficie de modo que se obtiene un estoma en la garganta (un traqueostoma).

Para permitir, asimismo, la producción de voz de nuevo, es práctica habitual colocar una válvula en la pared existente entre el esófago y la tráquea. El aire que discurre desde los pulmones puede hacerse pasar entonces desde la tráquea a través de la válvula hacia la parte superior del esófago a lo largo de cuyo tejido cual circula el aire, es sometido a vibración por el aire que pasa generando una voz o por lo menos un sonido que ha de realizar esta función. El paciente puede hablar entonces manteniendo el traqueostoma cerrado de modo que pasa aire a través de la válvula hacia el esófago.

Dispositivos similares están descritos en los documentos NL-C-1003509 y EP-A-0651980.

Son inconvenientes de esta solución el que los sonidos de la voz son "emitidos" de modo innatural, por lo que la locución de tales pacientes es difícil de entender, y que la frecuencia de base del sonido generado es demasiado baja (40-70 Hz frente a 90-120 Hz de los hombres sanos y de 190-220 Hz para las mujeres sanas).

Muchos esfuerzos han sido dedicados, entre tanto, a la resolución de estos problemas, entre otros, proporcionado prótesis de producción de voz en forma electrónica o en una forma accionada por el aire exhalado.

Las prótesis electrónicas conocidas están provistas de una fuente de voltaje y un control manual situado fuera del cuerpo. La fuente productora de la vibración es presionada luego contra la garganta o incorporado en una prótesis dental. Son inconvenientes importantes de tales aparatos la dificultad de aprender el control manual anteriormente citado y el que la voz es parecida a la de un robot.

Otra prótesis productora de voz ya conocida, esta dispuesta para ser accionada por aire. Esta prótesis puede ser conectada al traqueostoma y comprende un elemento vibratorio que es accionado por aire y un tubo para hacer pasar hacia la boca el aire que vibra con objeto de convertir la vibración allí generada en diferentes sonidos. Los inconvenientes de esta prótesis son la calidad mediocre de la voz, y la falta de atractivo visual de la fuente de vibración. así como del tubo que lleva a la boca, que, además, afecta adversamente a la conveniencia de uso.

Se conoce una prótesis que produce voz según el documento EP-B-0 573 888. En esta prótesis se coloca un elemento generador de vibraciones en una válvula de derivación situada en la pared existente entre la tráquea y el esófago. Sin embargo, en esta prótesis sucede también el problema de que la voz suena sustancialmente menos natural y menos inteligible que la de una persona con las cuerdas vocales intactas, sanas.

La patente de EE.UU. 1.836.816 describe un aparato productor de voz en el que un tubo de suministro para conectar a un estoma, conecta con un alojamiento con un pasaje, y en el que un tubo de descarga está conectado al alojamiento. El alojamiento está provisto de un abertura que comunica con el tubo de suministro. La respiración tiene lugar a través de esta abertura. Al cerrar la abertura, por ejemplo con el pulgar, pasa aire a través del alojamiento sobre una lengüeta que, por tanto, es hecha vibrar. El sonido generado de este modo pasa a través del tubo de descarga a la boca y pueden convertirse allí en locución por articulación en un cierto grado.

Según la especificación, la lengüeta, al vibrar, golpea un tapón de caucho y con ello cierra la abertura a través de la cual el tubo de suministro se comunica con el tubo de descarga. Según este documento, se genera con ello un sonido que, además de la frecuencia de base, contiene frecuencias armónicas relativamente fuertes y por tanto suena natural. Asimismo, cuando se usa este aparato, no obstante, se encuentra que existe la necesidad de una mejora hacia la obtención de una voz natural, bien inteligible.

El documento US 4 223 411 describe una prótesis que produce voz según el preámbulo de la reivindicación 1.

Es un objeto de esta invención proporcionar una solución que permite a los pacientes, después de una operación de laringectomía, poseer una voz más natural y mejor inteligible como ocurre en el caso de utilizar las prótesis discutidas.

Este objeto se consigue según la presente invención, realizando una prótesis que produce voz según la reivindicación 1.

Impidiendo bruscamente los movimientos del elemento vibratorio o los elementos vibratorios, se obtiene un sonido de origen que, durante la descomposición en frecuencias sinusoidales además de una frecuencia de base sinusoidal, contiene un gran número de armónicos. Debido a que este sonido es generado cerca de la posición de las cuerdas vocales naturales y de que la intensidad del sonido y la frecuencia del sonido están influenciadas, en conjunción, una con otra bajo la influencia de la velocidad de la corriente de aire, se obtienen una capacidad de comprensión sustancialmente mejorada y una voz más natural.

Ejemplos prácticos muy ventajosos de la invención se exponen en las reivindicaciones 2-6 que se acompañan.

Según una posibilidad práctica de la invención, se proporciona una válvula de una vía, según la reivindicación 6. Por incorporación de una prótesis que produce voz según la invención como una parte modular de una válvula tal, se hace posible, con un número limitado de variantes de la válvula y la prótesis, conseguir un alto grado de adaptación, por una parte, a la estatura del paciente y, por otra parte, a las propiedades vocales originales del paciente. En principio, tal prótesis que produce voz puede ser usada en cualquier válvula entre la tráquea y el esófago.

Otros objetos, aspectos estructurales y detalles estructurales de la invención, serán descritos y explicados más adelante por medio de ejemplos prácticos, con referencia a los dibujos en los que:

La Fig. 1 es una vista en alzado lateral, en corte transversal, esquematizada, de la zona de la parte superior de la garganta de un paciente después de la laringectomía y de la colocación de una prótesis entre la tráquea y la parte superior del esófago.

La Fig. 2 es una vista en alzado lateral, en corte transversal, de una prótesis para implantar en la pared entre la tráquea y la parte superior del esófago, con la prótesis que produce voz incorporada.

La Fig. 3 es una vista desde arriba de la prótesis mostrada en la Fig. 2, y

la Fig. 4 es una vista lateral de una serie de representaciones esquemáticas del elemento vibratorio de la prótesis que produce voz indicada en las Figs. 2 y 3, en condiciones operatorias sucesivas.

Ante todo, sobre la base de la Fig. 1, será descrita la situación en la que puede ser utilizada la prótesis que produce voz, que se propone.

En la parte alta de la garganta de un paciente, que se muestra en la Fig. 1, la laringe, incluyendo los pliegues vocales y la epiglotis, ha sido extirpada como parte del tratamiento de cáncer de garganta. La tráquea 1, que ahora no es capaz de cerrarse más, es pasada directamente por el exterior en la zona de la garganta 2 y posee una abertura en forma de un traqueostoma 3. Situada entre el extremo superior del esófago 4 y la tráquea 1 existe una pared con un pasaje 5 en el que ha sido colocada una válvula 9, de modo que puede hacerse pasar aire a través de la nariz 6 o la boca 7 y la primera zona de la garganta 8. Para conseguir esto, el traqueostoma 3 debe ser cerrado temporalmente, por ejemplo, con un dedo o por expulsión de aire cuando se usa una válvula de traqueostoma según se describe en la solicitud de la patente holandesa 9202202.

La Fig. 2 muestra la válvula 9 con mayor detalle. La válvula 9 tiene un alojamiento 10 con un pasaje 11, un reborde de fijación 12 cerca de uno de los extremos del pasaje 11, y un cuerpo de cierre integral 13. Como reacción a una presión en exceso en la tráquea 1 y el pasaje 11 que comunica con ella con respecto a la presión en el esófago 4 a la altura de la válvula 9, el cuerpo de cierre 13 se desvía desde este pasaje 11 abriendo de este modo el pasaje 11. En estado de reposo, el cuerpo de cierre 13 cierra el pasaje 11 de modo que los alimentos y las bebidas que proceden desde el esófago 4, no pueden asentarse en la
tráquea 1.

Incorporada en la válvula 9 está una prótesis que produce voz, 14, que, según este ejemplo, está compuesta de un alojamiento 15, un pasaje 16 a través del alojamiento 15 para el paso de aire, y dos elementos que vibran, 17, 18, móviles por vibración, para vibración del aire. Esta prótesis 14 está indicada por separado en la Fig. 3.

Debido a que la prótesis que produce voz, que se propone, está situada cerca del lugar de las cuerdas vocales originales, el sonido generado por la prótesis 14 hace vibrar el aire en el conducto de voz del usuario de un modo natural, y la voz generada de este modo puede ser convertida por la boca de un modo natural en sonidos de locución. La prótesis que produce voz está situada, además, interiormente de modo que no forma un elemento visualmente perturbador en el cuerpo del usuario y asegura una conveniencia de uso mejorada. La inserción y, si es necesario, la retirada (por ejemplo, para reemplazarla) de la prótesis que produce voz, 14, puede llevarse a cabo a través del traqueostoma 3 con instrumentos clínicos convencionales.

El alojamiento de la prótesis que produce voz, puede, por tanto, estar integrado también en el alojamiento de la válvula 9. El uso de alojamientos individuales para la válvula y la prótesis que produce voz, tiene la ventaja, no obstante, de que, por una parte, puede seleccionarse un diseño de la válvula para cada paciente basándose en el grosor de la pared entre el esófago y la tráquea y de que, por otra parte, independientemente de las dimensiones exteriores, puede seleccionarse un diseño de la prótesis que produce voz de la que la emisión de sonido sea lo más parecido a la voz original del paciente. Así pues, a pesar de un número limitado de diseños de la válvula y de la prótesis que produce voz, pueden obtenerse muchas buenas adaptaciones para pacientes diferentes.

La Fig. 4 muestra los elementos vibratorios 17, 18 en varias fases sucesivas A-H de un ciclo de vibración. En esta figura los elementos vibratorios designados como los labios 17, 18, se proyectan desde la pared del pasaje 16 formando cada uno una obstrucción para impedir bruscamente la capacidad de movimiento del otro labio 18, 17 tan pronto como se apoya contra el labio importante 17, 18. Cuando se comprime el aire a través del pasaje 16 a una velocidad adecuada, los labios se abren y se cierran periódicamente como resultado de un equilibrio de fluctuación entre fuerzas aerodinámicas y fuerzas elásticas, lo que hace que estos labios, 17, 18, produzcan impulsos de aire. En estado de reposo, los labios 17, 18 se apoyan unos contra otros con una cierta pretensión.

Mediante el uso de labios con características adecuadas geométricas y de propiedades de los materiales, puede obtenerse una frecuencia de base adecuada para hombres y mujeres. Ajustando los labios 17, 18, el sonido producido por la prótesis 14 puede ser ajustado con precisión a los deseos del paciente.

Los labios 17, 18 poseen cada uno un extremo libre 20, 21 que, en estado de reposo, está dirigido aguas abajo en una dirección sustancialmente paralela a la del pasaje 16. Esto asegura que, incluso si los labios 17, 18 son acotados, los labios 17, 18, en estado de reposo, se apoyan uno contra el otro con pretensión. Debido a que el acortamiento de los labios 17, 18 da por resultado una disminución de la pretensión a la que los labios 17, 18, en estado de reposo, se apoyan uno contra otro, se obtiene una influencia muy eficaz sobre el sonido producido al acortar los labios 17, 18.

El paciente, al hablar, puede regular el volumen del sonido de un modo natural expulsando aire más fuertemente o más suavemente a través del pasaje 16. Cuando la corriente de aire que fluye a través del pasaje 16 en la dirección indicada por la flecha 19 es más fuerte, la frecuencia de base de la voz producida se eleva con el volumen del sonido. Esta relación entre el volumen del sonido y la frecuencia de base está presente también en la producción de voz por medio de las cuerdas vocales sanas y es está experimentada como entonación natural

Debido a que los labios están dispuestos para que vibren en respuesta al flujo de aire que atraviesa el pasaje 16, los labios son activados de un modo natural para emitir los sonidos, y no se requieren fuentes de energía separadas para accionar los labios.

Debido a que los labios 17, 18, durante la vibración, se apoyan unos contra los otros repetidamente, los labios 17, 18 forman cada uno una obstrucción que es golpeada repetidamente por el otro labio 18, 17 durante la vibración. El tipo de vibración que resulta, por consiguiente, se desvía del tipo de vibración sinusoidal y forma un sonido compuesto edificado a partir de una frecuencia de base sinusoidal y frecuencias sinusoidales mayores. Estas frecuencias mayores son importantes debido a que pueden ser amplificadas selectivamente en las cavidades de la garganta, la nariz y la boca según esquemas diferentes produciendo de este modo sonidos diferentes.

Los labios forman cada uno un elemento vibratorio que se proyecta desde una conexión sustancialmente inamovible hasta el alojamiento 15 del pasaje 16, estando situada la obstrucción en la forma del otro labio opuesta a una parte del elemento vibratorio separada desde esta conexión inamovible. En principio es posible también generar un esquema de vibración tal usando un solo labio que vibra contra una obstrucción fija, Sin embargo, mediante el uso de dos labios cada uno de los cuales actúa como una obstrucción para el otro labio, se obtiene sencillamente un sonido fuerte con un tono natural en una frecuencia de base dada y un desplazamiento del aire dado.

Puesto que las partes 20, 21 de los labios 17, 18 que actúan como obstrucciones, están colocadas cada una opuestas a la parte 21, 20 del otro labio 18, 17, situada cerca del extremo libre del otro labio 18, 17, el movimiento de los labios vibratorios 17, 18 es detenido muy bruscamente durante cada ciclo. Esto es ventajoso para generar sonidos con una ligera disminución de la intensidad de los armónicos, es decir, de aquellos armónicos que tienen una gran intensidad.

Para este fin, es ventajoso, además, que en estado de reposo, el elemento vibratorio se apoye contra la obstrucción y, más particularmente, se apoye contra la obstrucción con una cierta pretensión.

Para una voz apropiadamente inteligible, es ventajoso si la prótesis genera impulsos de aire cuyo espectro de frecuencias contiene una frecuencia de base con armónicos, que la disminución de la intensidad de los armónicos sea a lo sumo de 18 dB/octava y preferiblemente, a lo sumo, de 12 dB/octava. A este respecto, es importante que a lo sumo la segunda o la primera derivada de la señal de impulso del aire exponga una discontinuidad durante cada período.

Se obtiene una imitación muy buena de la voz natural si la prótesis está dispuesta para llevar a cabo desplazamientos cuya primera derivada muestra discontinuidades. Se generan entonces vibraciones con un espectro de frecuencias de sinusoides compuesto de una frecuencia de base y de frecuencias por encima de las cuales la intensidad es inferior a 10-14 db/octava y, de preferencia, aproximadamente 12 dB/octava. El hecho de que una característica del sonido tal sea ventajosa para la capacidad de entendimiento de una locución sintética o resintetizada, es conocido "per se" según una publicación titulada Effect of Glottal Pulse Shape on the Qualiy of Natural Vowels, de A.E. Rosenberg, en The Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 49, No. 2, 1971.

Como está expuesto del mejor modo en la Fig. 3, la prótesis 14 posee los pasajes 22, 23 a lo largo de los labios 17, 18, para que pase el aire a lo largo de los labios 17, 18 en cada posición de los labios 17, 18. El amplio espacio lateral formado por los pasajes 22, 23 entre los labios 17, 18 y la pared del pasaje 16, evita que los labios 17, 18 se adhieran a la pared del pasaje 16. En la figura este pasaje 16 se expone en sección transversal redonda pro también puede tener otra forma de la sección transversal.

Claims (6)

1. Una prótesis que produce voz, que comprende

Un alojamiento (15) para colocar en un pasaje (5) a través de una pared entre el esófago (4) o la garganta y una región superior de la tráquea (1), un pasaje (16) a través de dicho alojamiento (15) para que pase aire, y

al menos un elemento vibratorio móvil por vibraciones (17, 18) para hacer vibrar el aire produciendo un sonido que posee al menos una frecuencia de base, y al menos una obstrucción (20, 21) para impedir bruscamente la capacidad de movimiento de al menos un elemento vibratorio (17, 18) en al menos una posición, estando dispuesto el al menos un elemento vibratorio para aumentar el volumen y la frecuencia de base del sonido con la intensidad de una corriente de aire que fluye a través del pasaje,

caracterizada porque la obstrucción (20, 21) está formada por un segundo elemento vibratorio (17, 18), teniendo los elementos vibratorios (17, 18) la forma de dos labios flexibles (17, 18) mutuamente sustancialmente idénticos que se proyectan en dicho pasaje del alojamiento (16) desde una pared del pasaje (16) cuyos labios, en estado de reposo, se apoyan uno contra el otro, con partes de los extremos libres de dichos labios dirigidas en una dirección sustancialmente paralela a dicho pasaje del alojamiento (16).

2. Una prótesis según la reivindicación 1, en la que el al menos un elemento vibratorio (17, 18) en estado de reposo, se apoya contra dicha obstrucción (20, 21) con pretensión.

3. Una prótesis según la reivindicación 1 ó 2, que comprende, además, al menos un pasaje (22, 23)a lo largo del al menos un elemento vibratorio (17, 18) para el paso de aire a lo largo del al menos un elemento vibratorio (17, 18) en cualquier posición del elemento vibratorio (17, 18).

4. Una prótesis según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el elemento vibratorio (17, 18) está dispuesto para llevar a cabo desplazamientos, dando por resultado impulsos del aire, la primera derivada de los cuales muestra discontinuidades.

5. Una prótesis según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el elemento vibratorio (17, 18) está dispuesto para generar vibraciones con un espectro de frecuencias de sinusoides que comprende una frecuencia de base y frecuencias superiores, cuya intensidad es inferior en 10-14 dB/octava.

6. Una válvula de una vía para colocar en un pasaje a través de una pared (5) entre el esófago (4) y la tráquea (1) de un paciente, que comprende un alojamiento (12) con un pasaje (11) y un cuerpo de cierre (13) para cerrar dicho pasaje (11), que comprende además una prótesis según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, situada en el pasaje (11).