運動性構音障礙言語聲學水平客觀評價的研究進展

何維佳,李勝利,2

構音障礙(dysarthria)是由于神經病變以及言語產生有關肌肉的麻痹、收縮力減弱或運動不協調所致的言語障礙[1],常見于腦外傷、腦卒中、腦腫瘤、腦癱、肌萎縮性側索硬化、重癥肌無力、小腦損傷、帕金森氏病、多發性硬化等。其病理基礎為運動障礙,故又稱為運動性構音障礙[1-3]。主要是降低了患者的言語清晰度和社會交流能力,影響生活質量[4,5]。在與腦損傷相關的交流障礙中,構音障礙發病率高達54%[6-7]。通過對嗓音、共鳴、韻律等方面的檢查可從主觀和客觀兩個方面反應構音障礙的言語聲學特點[4],有利于提供針對性的治療和全面科學地闡明構音障礙的言語聲學病理機制。

1 構音障礙及其評價方法

1.1 概念和分型 言語產生需要多個系統和結構連續活動,包括大腦皮層、呼吸肌、喉和其他構音器官;還需要反饋、聽覺和知覺協同作用[3]。言語運動的產生可以用運動性言語控制理論解釋。運動性言語控制涉及言語產生相關的系統和策略,包括運動的計劃和準備(可稱為運動程序),以及產生肌肉收縮和各結構位置變化等運動計劃的執行。構音障礙是由于神經病變以及言語產生有關肌肉的麻痹、收縮力減弱或運動不協調所致的言語障礙,屬于運動性言語障礙。構音障礙通常涉及言語產生系統的廣泛損傷即損傷影響到呼吸、喉部以及上呼吸道(發聲系統)。這意味著構音障礙以發聲、嗓音、韻律損傷為特征,損傷類型與構音障礙的類型及嚴重程度有關[8]。依據神經系統損害部位和言語受損嚴重程度不同,可將運動性構音障礙分為6種類型:痙攣型、弛緩型、失調型、運動過強型、運動過弱型和混合型[1]。

由上運動神經元損傷所致的構音障礙稱為痙攣型構音障礙。這是構音障礙最常見的類型[4]。由下運動神經元損傷所致的構音障礙稱為弛緩型構音障礙[9]。運動過弱型構音障礙常見于錐體外系疾病患者,如帕金森病。運動過強型構音障礙常見于錐體外系疾病所致的肌張力障礙患者,如舞蹈病、手足徐動癥[10]。失調型構音障礙常由小腦系統障礙或腦干內傳導束病變所致[3,11]?；旌闲蜆嬕粽系K常見于肌萎縮性側索硬化癥、多發性硬化及威爾森氏病[1,10]。

1.2 評價 構音障礙的評價方法至今尚未統一[4,5,9,11-12],主要通過對嗓音、共鳴、韻律等方面的檢查從主觀和客觀兩個方面反應構音障礙的言語聲學特點。其中對于嗓音聲學檢測主要有主觀心理聽覺評估和客觀聲學分析兩種[13]。

1.2.1 主觀評價 目前國際上應用最多的嗓音聲學檢測主觀評價是1979年日本音聲言語醫學學會制定的GRBAS評估標準[14]。鑒于聽覺評價屬于主觀評價,每個評價者的主觀判斷存在一定差異,故此方法需要一個由3位專業人員組成的專業小組完成。每個人分別進行獨立判斷,再取其平均值作為最終斷定結果。這種聽覺評定難免主觀,而且名詞不一,目前國際尚無統一標準[12],國內對這種方法的研究并不多。此方法除可用于嗓音疾病患者的臨床嗓音評價[15],亦被用于構音障礙患者的嗓音評價[4]。為描述嗓音障礙者自身的主觀感受,Jacobson于1997年提出嗓音障礙指數(VHI),用以描述患者日常生活中使用嗓音的障礙程度[16-17]。嗓音聲學檢測的主觀測量方法操作簡單、易于實施,對測試人員的專業理論知識要求不苛刻,臨床工作中使用較方便;但測量結果主觀性較強,測試者之間的信度不夠高,且缺乏固定的成套檢測工具;用于科學研究時,研究結果的信度和效度將受到一定影響。

目前國內用于構音障礙的功能性評價主要有兩種:河北省人民醫院構音障礙評定法和中國康復研究中心構音障礙評價法。前者根據英國Frenchay構音障礙評定法改編的漢語版構音障礙評價法,包括構音器官反射、運動及語音清晰度共8個大項目,27個分測驗,每個分測驗設定5個級別的評分標準[4]。此測驗在構音器官功能檢測方面分級較細,評分方便,有利于治療前后定量化比較,能為臨床動態觀察病情變化、診斷分型和療效判定提供客觀依據,也可適用于科研統計;但對構音障礙的臨床治療的針對指導性不強。

中國康復研究中心構音障礙評價法結合中國漢語普通話特點并參照日本構音障礙檢測法編制而成。它包括構音器官評定和構音檢查兩大方面[4,11]。構音器官評定除觀察安靜狀態下的構音器官,還通過指示和模仿,使其做粗大運動,從運動的部位、形態、程度、性質、運動速度、運動范圍、運動的力以及運動的精確性等8個方面對構音器官做出評價,有利于揭示構音障礙的基礎,便于從器官的結構功能基礎上指導治療;構音檢查以普通話語音為標準音結合構音類似運動對患者的各個言語水平及其異常運動進行系統評價,通過不同聲韻結合的全面檢測,易于發現患者的錯誤發音和錯誤方式,便于將患者構音障礙的特點進行歸納分析,確定構音障礙的類型,有針對性地制訂訓練計劃[1]。全套檢查評價較為全面詳細,不僅能夠對構音障礙的嚴重程度進行定性診斷,對患者的錯誤構音進行甄別,也能夠為康復治療提供明確的指導;但缺乏量化評分,不利于定量化統計分析。

構音障礙屬于言語運動控制障礙。言語運動控制過程涉及語言形成過程以及聽者可接收講話者信息的聲學信號,所以構音障礙患者在發聲、共鳴、韻律方面的障礙都將影響聽者可準確獲得語音信號表達信息的程度,即言語清晰度(speech intelligibility,SI)[8,10]。國內言語清晰度檢查使用較多的有王國民等研究設計的語音清晰度字表[18]和李勝利等研究設計的第二次全國殘疾人抽樣調查的語音清晰度測試方法[5,19]。

前者依據漢語語音學理論和臨床患者較易出現的異常語音設計字表,共200個單字,由2名專業人士審聽。雖然操作簡便,易于臨床推廣,但其結果仍受審聽人員主觀因素影響,且對輕度障礙患者的元音錯誤檢出率不敏感。后者選用漢語普通話日常雙音節詞和三音節詞作為測試詞,并強調三級人員測試法。這一方法對審聽人員的專業性要求不高,增強了測試結果的客觀性;除了可用于構音障礙的言語清晰度檢查,還可以用于其他類型言語語言障礙的言語清晰度檢查。此項測試結合言語表達能力測試,能夠確定構音障礙患者言語殘疾的等級。

1.2.2 客觀評價 對構音障礙患者發聲障礙的客觀研究手段包括空氣動力學檢查法、纖維頻閃喉內鏡、聲門肌電圖、電子腭位圖、喉動態描記儀、舌壓力傳感器、舌運動描記器、唇二維運動學分析法、錄像熒光放射照相技術、鼻流量測定、聲學語音分析軟件等[4]。儀器檢查作為對構音器官功能性檢查的補充,能夠更客觀、更精確地揭示構音器官的病理和功能狀態。

纖維頻閃喉內鏡、聲門肌電圖已被廣泛使用于嗓音障礙患者。由于呼吸是發聲的動力[20],空氣動力學檢查法通過對氣流動力進行評估即通過對聲道氣流及氣體容量的測量,能夠確定發聲的有效性,了解生理及病理狀態下發聲的生物動力學改變。測量參數包括:平均氣流率,口內壓和聲門下壓,喉內接觸壓,最大發音時間,s/z比率等[21]。Hanson等的研究表明,構音障礙患者盡管聲門結構異常,但有可能通過加大聲門下壓力以產生聲音中的周期成分,但這種做法會增大平均氣流量而使噪聲譜更明顯[22]。但國內將嗓音分析的檢測儀器應用于構音障礙研究的較少。李勝利等使用喉發聲空氣動力學分析儀、肺功能檢測儀以及鼻流量檢測儀對構音障礙的言語特征在聲學水平進行測量,并取得了具有漢語普通話特點的數據[4,5,9-10]。

Praat語音分析軟件是阿姆斯特丹大學語音研究中心研發的語音分析軟件。它能夠對言語聲音進行定量分析,顯示出語音能量、頻譜等客觀數據,運算出語音的各種語音變化曲線;此外它還具有占用內存少、使用方便,能支持插入編程代碼執行復雜的自定義數據分析等優點。研究者應用Praat語音分析軟件研究語音資料,可以對語音的四大聲學特征(音色、音高、音強、音長)進行測量、記錄,并憑借自身的語言學、語音學知識,連同耳聽辨音對目標語音做出聲學分析[23]。

多維嗓音程序(Multi-Dimensional Voice Program,MDVP)是一種依托計算機的多參數嗓音分析系統,屬于語音實驗儀器,被應用于理論研究、嗓音障礙以及構音障礙患者的臨床評價和治療中[8]。它可以分析持續發音或任一言語樣本基頻(f0)、平均基頻(MFF)、平均調長、持續時間、jitter值、shimmer值、間距微擾商(PPQ)、平滑間距微擾商(sPPQ)、振幅微擾商(APQ)、振幅峰值變異、諧振比(H/N)等參數;并可以依托計算機語音工作站(computerized speech lab,CSL),繪制語圖(sonogram)和輪廓聲譜圖(contour spectrogram),分析共振峰等語音參數。這些參數亦為國內計算機語音頻譜分析嗓音時的常用參數[24]。利用MDVP有助于將患者的音聲特點、發音部位、發音方法可視化、客觀化,有利于揭示語音的聲學特質,便于及時為臨床診治及康復提供有效的客觀指標。由于它可以對嗓音進行迅速而標準的評價,有可能作為嗓音障礙特征性評價工具[12-13,25-28]。

利用MDVP對構音障礙進行聲學分析時,要注意以下幾方面:①選用適宜的言語樣本,一般要求持續最長發聲時間能在3 s或以上,重度障礙患者不能達到3 s的,也要盡量保證所選取的發音能代表整個言語特征;②所分析的樣本可以用與電腦連接的高品質麥克風直接錄制到電腦硬盤上,也可以用高品質數字錄音裝置如數碼錄音筆記錄;③在選取足夠的規范化數據時,需仔細考慮多種影響因素,如受試者的性別、年齡、職業等;有時需要多位專業人員共同探討以達成一致。對于M DVP的可靠性及敏感性還需進行更全面的研究,以期更好地應用[8]。

2 普通話語音客觀評價的研究

發音過程主要包括以下3個動態連續過程:呼吸、發聲和調音[29]。

發聲是喉的重要功能。嗓音的客觀聲學測試參數的選擇需滿足3個基本原則:①參數必須具有嗓音障礙的病理生理意義;②參數值的變化應與嗓音障礙的程度一致;③參數值能有效地區分出正常嗓音與異常嗓音。即參數值的可靠性和敏感性高。在嗓音檢測中常使用基頻(f0)、平均基頻(M FF)、jitter值、shimmer值、間距微擾商(PPQ)、平滑間距微擾商(sPPQ)、振幅微擾商(APQ)、振幅峰值變異、諧振比(H/N)等參數[4,17]。

國內外已有不少關于嗓音聲學參數的計算機數據采集及分析的報道,并指出漢語普通話元音和英語元音之間在共振峰存在差異[27,30]。龔齊等應用Dr.Speech軟件分析896名成人嗓音聲學參數,證實我國正常成人嗓音聲學參數與歐美有類似之處,并可以利用該軟件對各種嗓音疾病進行臨床客觀檢測和評估[31]。正常人嗓音F0存在顯著性性別和年齡差異,與雌激素水平、聲帶大體結構及其他多種因素相關[32]。王雙樂等利用北京陽辰電子技術公司設計生產USSA計算機語音頻譜分析系統對90例20～50歲正常人的嗓音進行聲學參數測量。結果表明:在發最低音、自然舒適音、真聲最高音時,各年齡組男女間基頻(f0)、頻率微擾商(FPQ)、振幅微擾商(APQ)等均有顯著性差異[33]。黃昭明等對960名兒童、成人與63名聾兒的言語基頻研究表明,隨著年齡的增長,兒童平均言語基頻呈現下降趨勢,性別、年齡及其交互作用都會對其產生影響;且呼吸方式對言語尤其是聾兒言語的基頻有重要的影響[34]。

由于發聲時聲腔的變化將直接影響共振峰[27],而帕金森病(PD)本身為一系統性疾病,患者的整個發聲系統,包括神經(喉上神經、喉返神經、舌下神經、面神經等)與其相連的肌肉(呼吸肌群、聲帶運動肌群、口唇舌運動肌群等)以及氣道彈性及張力均會有異常改變,故帕金森病患者的唇舌位置、聲道長短都將引起其言語共振峰頻率的改變。張玉海等對79例PD病例組、40名正常人的語音研究表明PD組頻率微擾高于對照組[35]。孫永柱等也證實計算機語音頻譜分析可作為客觀檢測帕金森病患者嗓音的有效方法,且患者進行微電極立體定向手術前后語圖對比表明隨著術后患者原發病癥狀的改善,其語音音質也得到提高[24]。

喉只能發出單調的基音,經共鳴腔的調音作用后才能聽到悅耳的聲音[29]?？谡Z發聲的共鳴方式以口腔共鳴為主,發音過程中軟腭向上用力可以減少灌入鼻腔的氣流,避免過多的鼻音色彩[20]。張力平等使用頻譜分析技術對30例腭裂兒童和30名健康兒童的舒適發音/a/和/i/音進行分析,證實腭咽閉合不全將導致元音共振峰頻率改變[36]。封興華等證實語音共振峰可以客觀地反映腭咽閉合的情況,單元音/i/可以作為此檢測方法的標準音素[37]。楊學財證實語音頻譜的分析可為腭裂患兒的語音矯治提供客觀依據[38]。

輔音在語音學中定義為有阻礙的音[29],即氣流在口腔或咽頭受到阻礙而形成的音[20]?，F代語音學把輔音的產生分為調音作用和發聲作用。調音作用包括一切發聲器官的部位和動作,在傳統語音學上稱為發音作用,是輔音研究中的重要一環。而發聲作用是指聲門動作對語音音色所起的作用。在一些語言中,發聲動作不同也成為區別音位的特征,故對輔音的聲學分析應同生理分析相輔相成[37]。杜志宏運用實驗語音學方法和Praat語音分析軟件對腦癱所致的痙攣型構音障礙患者的輔音發音特征進行過研究,Praat軟件還被應用于我國多種方言的普通話語音特點的研究中,在國外的英語教學研究及不同語境下語音聲學特性的研究[23,27]。

3 結論

綜上所述,目前對于運動性構音障礙的言語聲學水平客觀評價的方法和資料尚有限。對構音障礙的研究應進一步應用實驗語音學、嗓音醫學、耳鼻咽喉科學等多學科綜合的研究方法,以期更加深入地闡明其神經解剖學、聲學水平的機制。國外常用多參數聲學分析對構音障礙進行聲學評價,如多維嗓音程序(MDVP)。但其多為英語語音特點,與漢語普通話元音和輔音之間尚存在一定差異。目前,國內關于語音聲學客觀測量多集中在正常人嗓音頻譜分析以及喉科疾病、帕金森病、腭裂患者語音特征障礙的研究,僅有少量關于腦癱患兒構音障礙的言語聲學客觀評價的研究,尚未有關腦血管病和腦外傷所致運動性構音障礙的聲學客觀測量,存在一定的研究空間。

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