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全科医学

运动性构音障碍声学分析研究进展

作者:中国康复研究中心听力语言科 庞子建 来源:第七届北京国际康复论坛论文汇编 日期:2012-10-08
导读

构音障碍(dysarthria)是由于神经病变以及言语产生有关肌肉的麻痹、收缩力减弱或运动不协调所致的言语障碍。病因常为脑血管病、脑外伤、脑瘫、帕金森病、肌萎缩性脊髓侧索硬化等。构音障碍在脑卒中患者的发生率为30%-40%。国内对构音障碍的研究集中在疗效研究方面,其疗效的评价多应用主观评价,涉及到其声学分析研究的基本没有。声学分析多用于嗓音研究。国外已将声学分析作为一种常规检查广泛应用。而由于生理结构及语言的不同,一些正常人的检测数据、言语清晰度测试语段并不适合我国的患者应用。

[摘要]构音障碍(dysarthria)是由于神经病变以及言语产生有关肌肉的麻痹、收缩力减弱或运动不协调所致的言语障碍。病因常为脑血管病、脑外伤、脑瘫、帕金森病、肌萎缩性脊髓侧索硬化等。构音障碍在脑卒中患者的发生率为30%-40%。国内对构音障碍的研究集中在疗效研究方面,其疗效的评价多应用主观评价,涉及到其声学分析研究的基本没有。声学分析多用于嗓音研究。国外已将声学分析作为一种常规检查广泛应用。而由于生理结构及语言的不同,一些正常人的检测数据、言语清晰度测试语段并不适合我国的患者应用。

  构音障碍(dysarthria)是由于神经病变以及言语产生有关肌肉的麻痹、收缩力减弱或运动不协调所致的言语障碍。病因常见于脑外伤、脑卒中、脑肿瘤、脑瘫、肌萎缩性侧索硬化、重症肌无力、小脑损伤、帕金森氏病、多发性硬化、脑瘫等。构音障碍可能是脑局部缺血首发及唯一的临床表现。其病理基础为运动障碍,所以又称为运动性构音障碍[1]。构音障碍降低了患者的言语清晰度[2],从而使个体的社会交流能力下降,并最终影响其生活质量。据估计,各种脑损伤相关的沟通障碍中,构音障碍的发病率高达54%[3].而国内对于此种言语障碍的研究多限于针刺、电刺激等疗效方面,对于构音障碍的客观声学分析及声学分析与主观评价之间相关性的研究非常少。

  1 构音障碍的分类及表现

  依据神经系统损害部位和言语受损严重程度不同,构音障碍可分为六种类型:痉挛型、迟缓型、失调型、运动过强型、运动过弱型、混合型。痉挛型构音障碍是由上运动神经元(UMN ,中枢神经系统)损伤引起,常见于脑血管病、假性球麻痹,脑瘫、脑外伤、脑肿瘤、多发性硬化等。主要的异常言语特征有呼气时间短;发声时间短,费力音,粗糙音,音量偏高;鼻音化;元音、辅音歪曲;语速慢,不自然的中断,音量、音调急剧变化,说话费力等。弛缓型构音障碍是由下运动神经元(周围神经系统)损伤引起,常见于颅神经麻痹,球麻痹、肌肉本身障碍,进行性肌营养不良、外伤、感染、代谢性疾病等;主要的异常言语特征有呼气时间短;发声时间短,气息音、无力声,无声;鼻漏气、鼻音化;辅音错误;不适宜的停顿等;失调型构音障碍是小脑控制环路损伤引起,常见于肿瘤、多发性硬化,酒精中毒,外伤所致共济失调和肌张力降低。主要的异常言语特征有讲话时气短;音调音量不定,震颤,初始发声困难,声音大;可能出现鼻音化;元音辅音歪曲较轻;此型韵律失常为主,重音和语调异常,发音中断明显;像“醉酒言语”,减慢语速会使清晰度有所提高。运动过强型构音障碍由椎体外系障碍引起,常见于舞蹈病,肌震挛、手足徐动型脑瘫。主要的言语特征(构音器官的不随意运动破坏了有目的的运动)有突发的吸气和呼气;音强弱急剧变化,费力音;鼻音化;元音辅音歪曲;失重音,不适宜的停顿;运动过弱型构音障碍亦是由锥体外系障碍引起,其中98% 与帕金森病(PD)或帕金森综合征有关。主要的异常言语特征(运动范围和速度受限)有呼气时间短;发声时间短,气息声,音量显著降低,失声;语量减少,单一音调和单一音量;语速快,重音减少,不适宜停顿等。混合型构音障碍由运动系统多重障碍引起,常见于肌萎缩性侧索硬化症(SLS),多系统萎缩(Shy-Drager Syndrome,SDS),多发性硬化(MS),威尔森(Wilson)病等。主要的异常言语特征:各种症状混合[1]

  2 构音障碍声学分析的流程

  声学分析适用于各种类型构音障碍患者。研究时通常采用高品质录音设备录制患者的声音样本,再用专业软件进行分析。

  2.1 声音样本的采集 采样的人员与进行声学分析的人员不能是同一人,这样可以防止分析人员的主观意见对样本分析结果产生影响。采样需在安静的房间内进行,根据录音设备的不同,麦克风与患者口部的距离5cm-30cm不等[4-6]。所采用的声音样本有最长发声时间、单词、句子、短文等。其中最长发声时间和单词主要用于声学分析,单词、句子及短文常用于言语清晰度的测试[4]。发声分为胸声区及假声区(头音); 胸声区包括真声最低音、舒适音、真声最高音,是由声带整体振动产生的; 假声是由声带边缘或局部振动产生的,因此只作舒适音检测似有不足。为了能概括全音域声学参数的变化,对受试者要进行真声最低音、舒适者、真声最高音、假声最高音四种发音方式的检测。研究认为嗓音质量综合评价中最优的并不是舒适音,而是真声最高音,真声最低音最差[7]。构音障碍声学分析中通常采用最长舒适发声时间(maximum comfortable phonation time, MCPT)作为最长发声时间(MPT)。具体方法为:患者坐位, 上身直立, 尽量吸气后, 用最舒适音发单元音/a / , 发声持续至不能发出声音并用尽气息为止, 记录发声时间。休息15 s 以上后, 患者在感觉不疲劳的情况下, 再行测试,测量3次,每次发声间隔休息15s 以上, 以防发声疲劳[8]。对于单词、句子及短文水平的测试,国内并无统一的样本,而国外常用的是构音障碍言语清晰度评估(AssIDS),短文“彩虹”和“老爷爷”是采用较多的;此外,还有轮替运动速率(DDK或AMR),及单位时间内可以说“/pa//ta//ka/”的数量。

  2.2 声学分析的常用参数

  2.2.1最长发声时间(MPT):MPT 是一个比较常用的评价嗓音的客观指标,对于其测量方法, 各学者有不同的认识, 有学者认为是尽量吸气后发舒适音的最长时间为MPT。有人认为是尽量吸气后发声在70dBSPL以上的是MPT,有学者认为是患者尽量吸气后无论是最大音或是最舒适音获得最长的时间为MPT。哪一种测量方法能够最客观地评价声带麻痹后的发声功能存在一定程度的争议[8]

  2.2.2(1) 基频:( fundamental frequency , 简称F0) 及基频标准偏差( S.D.F0) 。基频为声带振动的最低固有频率, 以Hz 为单位,表示声带每秒振动的次数; 基频标准偏差为一个基频偏差量的测量值。

  (2)共振峰声学语音学(acoustic linguistics)的术语。是显示在由声谱仪(sound spectro-graph)自动画出的频谱图(spectro-gram)上的、被加强的语音频带。一切元音都有一个基音,并有至少两个语音加强频带,亦即有两个共振峰;一般用F1、F2等表示。声道中的共鸣作用使一个音的加强区有别于另一个音的加强区,因此不同音素的共振峰标度就有所不同。共振峰在频谱图上显示为水平方向的黑带,而在线性频谱(spectrum)上则体现为特定频率的振幅峰。在语图仪所显示的共振峰黑带上,标尺最低的是第一共振峰(F1),顺次向上分别为第二(F2)、第三(F3)等共振峰。共振峰黑带的高低、浓淡和宽窄等参项显示出音延(duration)、音频(frequency)和音强(intensity)等因素的变化。而在频谱仪上,声波被分解成重复的连续性波形,其中有限数目的分音用不同长度的直线表示,这些直线代表不同频率的对应振幅,构成了类似光谱的频谱,称为“直线频谱”(line spec-trum)。最强振幅的直线频谱就是第一共振峰。声波的连续重复逐渐降低了振幅,使波形不完全一致;其次强振幅即是第二共振峰,其余依次类推,把各直线频谱至高点联结在一起的曲线叫作“包络线”(envelope)或“共鸣曲线”(resonance curve)或“连续频谱”(continuous spectrum)。“阻尼”(damping)作用使连续频谱更能准确地表现任何语音的实际状况。阻尼程度越大,共鸣曲线的扩展就越大,共振峰的幅差也就越大[9]。第二共振峰对构音障碍更为敏感,例如,元音第二共振峰值与言语清晰度有关,言语清晰度低或言语损伤更为严重的患者,其第二共振峰值也会有所降低[10]

  (3) 基频微扰: (pitch perturbation , 简称jitter) , 用来描述相邻周期之间声波基频的微小变化, 又称音调扰动。

  (4) 振幅微扰: (amplitude perturbation , 简称shimmer) , 描述相邻周期之间声波幅度的微小变化。

  (5) 谐噪比: (H/N), 反映嗓音信号中谐音成分与噪音成分的比例。

  (6) 声门噪声能量( NNE) , 是指总的声音能量减去谐波能量。

  其中jitter, shimmer 是客观指标, 能反映发音障碍的情况; 而谐噪比是嘶哑的一个客观指标, 对发现疾病、判断疗效有重要意义; 声门噪声能量是指在发音过程中声门漏气所产生的噪声的程度。

  2.2.3言语运动程序(Motor Speech Programe, MSP)主要的参数有:(1) 轮替运动速率( DDK) 的提取和分析。 轮替运动速率( Diadochokinetic Rate), 是通过无意义音节轮替来衡量受试人在言语活动过程中, 下领、唇、舌三个构音器官进行构音运动时灵活协调程度, 即协同构音的能力。一般测量单位时间内可说出/pa/的数量。(2)标准音节速率( Standard Syllabic Rate)和停顿是研究言语运动的重要参数, 这在F. L. Darley 等人写的”Motor Speech Disorders”一书中也有相关的介绍.MSP 设定了标准句子/ We all know you were away all year. 来评估受试人的语速[11]

  3 构音障碍主观评价与声学分析

  近年来陆续出现了多种嗓音疾病主观听觉评估方法, 包括日本言语语音学会制定的嗓音嘶哑GRBAS 分级法, 美国言语及听力协会提出的CAPE- V( Consensus Auditory Per ceptual Evaluation of Voice ) 分级法、Ptok等提出的RBH( roughness、breathiness、hoarseness) 分级法等。其中, 最为临床所接受的为GRBAS听主观评估标准:总嘶哑度G( grade):对异常嗓音的整体主观感知分级;粗糙度R(roughness);发音不规则程度;气息度B( breathiness ):气息声程度;无力度A(asthenia):发音弱或无力程度;紧张度S ( strain ):发音过度紧张或亢进程度。五个参数的评估各分为4个等级: 0级为正常,1级为轻度异常,2级为中度异常,3级为重度异常。GRBAS听主观评估能够间接反映发音时声带的基本特征如声带振动程度、声门闭合程度及声带肌的张力, 其对嗓音障碍评估的有效性不仅适用于日语患者, 对英语患者及其他语种也同样有效,并有很好的可重复性。北京同仁医院耳鼻咽喉头颈外科的一项研究中显示,在该科就诊的嗓音障碍疾病患者1780例, 年龄6~86岁, 平均41.78±14.30 岁, 男780例( 43.8% ),女1000 例( 56.2%),表明G与R、B相关性更高,A、S与G相关性相对较低,在嗓音疾病听主观评估中,最具有鲜明特点的为痉挛性发声障碍,仅表现为G与S显著相关[12]

  总之, 嗓音障碍GRBAS听主观评估虽然简便、经济、有效,实用性强,适用范围广泛,可显示嗓音障碍的程度, 间接反映发声时声带的基本特征,协助临床诊断,同时也是疗效判定的有意义的指标,有较高的临床应用价值。但是具有一定的主观性和不稳定性, 不能取代客观检查, 如何将主观感知进一步标准化和定量化,与客观声学分析有何相关性,以及如何应用声学分析数据进行运动性构音障碍的评价、诊断及治疗,可能将成为下一步研究的重点。

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