한국인 사성에 대한 음성의학적 연구

Abstract

[한글]

최근에 이르러 음성의 향상을 위한 수술요법등의 발달과 더불어 후두질환등의 원인에 의한 이상음성환자에 대한 후두기능의 정확한 진단방법이 개발되게 되었으며, 현재까지 개발된 후두기능의 측정방법을 대별하면 성대의 진동상태에 대한 연구, 성대를 유통하는

공기에 대한 역학적 연구 및 후두에 분포하는 신경과 근육에 대한 연구등으로 나눌 수 있다. 외국에서는 이 방면의 연구가 활발히 진행되고 있으나 우리나라에 있어서 이 분야의 업적을 돌이켜 볼 때 정상 음성에 관한 연구는 몇몇 학자들에 의한 연구보고가 있으나 후

두질환에 의한 사성환자에 대한 연구는 없다.

이와 같은 실정에서 앞으로 우리나라에 있어서도 후두질환에 있어서의 음성의학적 연구가 절실히 요구될 뿐 아니라 한국인 사성에 대한 청각학적, 물리역학적 및 병리조직학적 연구를 수행함으로써 사성의 기전을 보다 올바르게 이해하는 동시에 이의 예방, 진단 및

치료면에서도 과학적인 객관적 측정방법으로 큰 도움이 될 것으로 생각되어 본 연구를 실시하였다.

실험대상은 염증성 질환에 의한 사성환자 20명, 양성종양에 의한 사성환자 20명, 후두의 성대암에 의한 사성환자 10명, 성대마비에 의한 사성환자 10명 및 후두절제술에 의한 식도 발성자 5명, 합계 65명과 정상인 65명을 대상으로 하였으며, 실험계기는 Timcks KS

3형 스트로보스콥, KAY 6061 B형 소너그라프, KAY 6070 A형 Contour Display, Ampex AG 300-2형 녹음기, IAC40-l A형 방음실 및 9L형 Collins Respirometer등을 사용하였고, 어음재료는 모음으로 단모음 9개와 자음으로 파열음 9개, 마찰음 3개, 파찰음 3개, 비음 3개,

유음 1개 및 우리 생활에서 흔히 쓰이는 단음절 단어 400개를 사용하였다.

실험방법으로는 스트초보스콥을 이용한 통상 간접후두경 검사법에 의해서 성대의 파동, 진폭, 폐쇄 및 성대위치 등에 대하여 관찰하였고, 편안한 음성으로 방음실 내에서 발성한 사성을 녹음한 다음 이를 다시 약 60 dB의 강도로 소너그라프에 옮겨서 협대역과 광대역 필터 및 Contour Display로 분석하여 잡음분포와 포르만트의 위치, 폭 및 강도등의 변화를 보았으며, 9L형 Collins Respirometer로 폐활량은 통상 측정방법으로 측정하였으며, 최대발성량과 최대발성지속시간은 피검자가 규칙적인 호흡을 할 때 공기를 최대한으로 흡입한 직후 "아"를 서서히 최대한으로 발성케 하여 측정하였고 이에 따른 평균공기유출률과 발성속도지표를 산출하였다 그리고 어음판별능력은 우리의 일상생활에서 흔히 사용되는 회화어음 400단어를 이용해서 피검자로 하여금 발성케 하여 녹음한 다음 다시 정상인에게 가장 듣기 좋은 강도로 재생 청취케 함으로써 사성의 정도에 따른 오청률을 관찰하였다.

Timcke KS 3형 스트로보스콥과 KAY 6061 B형 소너그라프등을 이용하여 한극인의 후두질환별 사성에 대한 일련의 음성의학적 실험을 실시하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

1. 염증성 질환에 의한 사성환자에서는 성대의 폐쇄와 파동은 우수한 편이었으나 진폭이 비대칭성인 예가 많았으며, 악성종양에서는 양성종양이나 염증성 질환에 비해 성대의 진폭과 폐쇄 및 파동이 상당히 불량하였고, 성대마비에서는 전례에서 성대의 황궁(bowing

)이 관찰되었다.

2. 잡음분포는 사성의 정도가 심할수록 분포영역이 넓어져서 저주파역까지 침범하여 포르만트의 형태변화를 초래하였으며 심한 경우에는 포르만트의 손실 내지는 energy islands만이 관찰된 예가 많았으며 잡음분포와 포르만트의 변화는 고설모음(high vowels)보다

저설모음(low vowels)에서 더 심했다.

3. 포르만트의 위치변화는 사성이 경한 경우는 저설모음에서만 하강하였으나 사성이 심한 경우는 모음 종류에 관계없이 모두 하강하였고, 또한 제 2 포르만트는 잡음분포에 의한 포르만트의 형태변화로 그 위치를 측정할 수 없었던 예가 대부분이었다.

4. 포르만트의 폭 변화는 사성이 경한 경우는 저설모음에서만 넓어졌으나 사성이 심한 경우는 모음 종류에 관계없이 모두 넓어졌으며 잡음침범에 의한 형태변화로 그 폭을 측정할 수 없었던 예가 많았고 이러한 변화는 제 2 포르만트보다 제 1 포르만트에서 심하였다.

5. 포르만트의 강도변화는 사성이 경한 경우는 변화가 없거나 6dB 이하의 감소를 보였으나 사성이 심한 경우는 염증성 질환과 양성종양의 경우를 제외하고는 모든 예에서 6dB 이상의 강도감소를 관찰할 수 있었고, 모음 종류에 따른 변화는 포르만트의 위치 및 폭의

변화에서와 같은 유사한 결과를 보였다.

6. 자음에 대한 에너지 변화는 사성의 정도가 심해질수록 잡음 첨가로 각 자음의 음향지표(acoustic cues)가 둔화되고 발성지속시간이 길어지는 것을 관찰할 수 있었다.

7. 최대발성량과 최대발성지속시간은 사성의 정도가 심할수록 각각 감소하고 짧아지는 경향을 보였고, 평균공기유출률과 발성속도지표는 사성이 심할수록 각각 증가하고 감소하는 것을 관찰할 수 있었으며 이러한 변화는 특히 성대마비에서 심하였다.

8. 사성환자에 대한 정상인의 어음판별능력은 정상인 예는 기의 없었고 가성의 정도에 따라 점점 떨어지는 경향을 보였다.

이상의 결과를 종합해 볼 때, 사성의 정도에 따라 모음의 음향지표인 제 1, 2포르만트의 위치하강, 폭의증대 및 강도의 감소가 심해지고 자음의 음향지표인 에너지분포가 잡음의 첨가로 둔화되는 것으로 보아 이러한 음향지표의 변화가 대화시 상대자의 어음판별에

지장을 초래하므로 일상회화에 곤란이 있겠고 또한 사성이 심할수록 기저주파수간의 강도 및 주기성 변화가 심한 것으로 보아 사성을 유발시키는 요소로서는 기저주파에서 주파수간의 변동 즉 비주기성 (aperiodicity)과 각 주파수간의 강도변화(amplitude variation)

및 각 주파수간의 공기유출의 형태 변화가 중요한 원인으로 생각되며 따라서 맑은 음성을 낼려면 성대공기압유출(glottal air-pressure impulse)과 성대진동의 규칙성이 필수조건이라고 사료된다. 그리고 이러한 사성에 대한 객관적 검사방법은 사성을 유발하는 후두질

환에 따라 질환별 특성이 있고 또한 사성의 초기에 나타나는 고주파역의 잡음분포는 우리의 청각으로는 감지하기 어렵고 소너그라프등에 의해서만 알 수가 있는 것이므로 이들에

대한 감별 및 조기진단에도 많은 도움이 될 뿐 아니라 치료 경과나 예후판정등에도 응용될 수 있을 것이므로 앞으로 후두질환 이외의 원인으로 발생되는 사성에 대해서도 이 방면의 연구가 이루어져야 할 것이다.

The Medico-sonagraphic Study of Korean Hoareseness due to Laryngeal Pathology

Seng Ee Choi, M.D.

Department of Medical Science, The Graduate School, Yonsei University

(Directed by Prof. Gill Ryoung Kim, M.D.)

Hoarseness is the most important and often the only symptom of laryngeal disease

(Frank, 1940; Zinn, 1945, Palmer, 1956; von Leden, 1958; Caplan, 1960). The

importance of mass communications and the evolution of surgical procedures for the

improvement of voice have created new interest in the improvement of function

studies for the accurate diagnosis of laryngeal diseases and voice disorders.

Measuremets of laryngeal function may he classified into four main categories:

vibratory studies (Oertel, 1895; Moore etc., 1958; Kirikae etc., 1962; Padovan etc.

1975), vocal acoustics(Moore,1957; Yanagihara,1962, 1967; Isshiki etch 1969; von

Leden,1976; Hansom etc.1979). laryngea dynamics (Dohne, 1944 Arnold, 1955, 1958;

Isshiki etc., 1964; Yanagihara, 1966; von Leden, 1976; Merson, 1979) and

neuromuscular tests (Weddel, 1944 : Portmann etc., 1955,Hiroto etc., 1962; Kobty,

1975). This multidimensional approach permits a comprehensive image of the vocal

function for diagnostic and prognostic studies, medicolegal evaluations,

therapeutic determinations, and for applied research in laryngology and phoniatry.

In Korea, these studies are jet to be researched, so the author studied the

stroboscopic, sonagraphic, aerodynamic, and acoustic investigations of hoarseness

due to laryngeal pathology.

Experimental Subjects and Methods

As experimental subjects, the author selected sixty-five patients, who visited

Otolaryngological Department of Yonsei University College of Medicine from Jan.

1979 to Dec. 1980, for hoarseness due to layngeal pathology and sixty-five healthy

subjects, and classified as follow;

A. Disease group……………………………………65

1. Inflammation………………………………… 20

2. Benign tumor………………………………… 20

3. Malignant tumor………………………………10

4. Vocal cord paralysis……………………… 10

5. Laryngectomee………………………………… 5

B. Control group……………………………………65

The author used the following instruments as experimental materials which have

set up at Vocal Dynamics Laboratory in Otolaryngological Depatment of Yonsei

University College of Medicine.

1. Type KS 3, Timcke Stroboscope

2. Type KAY 6061 B, Sonagraph

3. Type 6070 A, Contour Display

4. Type Ampex AG 300-2, Tape Recorder

5. Type 106 ITT, Microphone

6. Type 40-1 A, IAC Recording Booth

7. Type 9L, Collins Respirometer

with the above subjects and instruments, the author has performed the

medico-sonagraphic analysis of Korean hoarseness due to laryngeal pathology and the

following results were obtained.

Results and Conclusions

1. In inflammation, closure and wave-movement of vocal cords were relatively

complete and excellent, respectively, but showing mostly asymmetric amplitude, and,

on the other hand, in malignant tumor, the vocal cords showed more asymmetric

amplitude, incomplete closure and poor wave-movement than in inflammation and

benign tumor. The bowing of vocal cords was observed in all cases of vocal cord

paralysis.

2. As the hoarseness increases, the noise distribution extended throughout the

harmonic range, resulting harmonic loss or only energy islands, in formants, and

the fundamental frequency demonstrates marked irregularities. These changes were

more remarkable in low vowels than in high ones.

3. In cases of the mild hoarseness, the decrease of formant's position was

occurred only in low vowels, but occurring in all vowels in severe cases, and the

position of 2nd for mant couldn't be checked in severe cases because of the energy

changes of formants.

4. In cases of the mild hoarseness, the widening of formant's width was observed

only in low vowels, but observing in all vowels in severe cases, and the width of

formants was more widened in the first formant than in the 2nd one.

5. The loss of acoustic energy in formants was not noticed or less than 6 dB in

the mild hoarseness, but mere than 6 dB in all cases of the severe hoarseness

except in inflammation and benign tumor.

6. As the hoarseness increases, the adding noise distribution made the acoustic

cues of consonants unremarkable and the phonation time was prolonged.

7. The more hoarseness increases, the more maximum phonation volume and the vocal

velocity index decrease respectively and, as the hoarseness increase, the maximum

phonation time was more shorter, but increasing mean flow rate. These changes were

more remarkable in cases of the vocal cord paralysis.

8. Most cases showed the abnormal speech discrimination scores and, as the

hoarseness increases, speech discrimination socres became to be poor.

In summing up the above results, the author thinks the main causing factors of

the hoarseness are the aperiodicity and the amplitude variations of the fundamental

frequency, and the variations in the form of glottal air-pressure impulses. So

regularity of the glottal air-pressure impulses and of the vocal cord vibration is

a prerequisite for a clear voice.

The combined factor of the voice strain and of the loss of laryngeal reflexes due

to laryngeal pathology etc. causes the turbulence of glottal air-pressure impulses

for the variations of vocal cord vibrations and the closure of the rima glottis,

resulting hoarseness.

[영문]

Hoarseness is the most important and often the only symptom of laryngeal disease (Frank, 1940; Zinn, 1945, Palmer, 1956; von Leden, 1958; Caplan, 1960). The importance of mass communications and the evolution of surgical procedures for the improvement of voice have created new interest in the improvement of function

studies for the accurate diagnosis of laryngeal diseases and voice disorders.

Measuremets of laryngeal function may he classified into four main categories: vibratory studies (Oertel, 1895; Moore etc., 1958; Kirikae etc., 1962; Padovan etc. 1975), vocal acoustics(Moore,1957; Yanagihara,1962, 1967; Isshiki etch 1969; von Leden,1976; Hansom etc.1979). laryngea dynamics (Dohne, 1944 Arnold, 1955, 1958; Isshiki etc., 1964; Yanagihara, 1966; von Leden, 1976; Merson, 1979) and neuromuscular tests (Weddel, 1944 : Portmann etc., 1955,Hiroto etc., 1962; Kobty, 1975). This multidimensional approach permits a comprehensive image of the vocal function for diagnostic and prognostic studies, medicolegal evaluations, therapeutic determinations, and for applied research in laryngology and phoniatry.

In Korea, these studies are jet to be researched, so the author studied the stroboscopic, sonagraphic, aerodynamic, and acoustic investigations of hoarseness due to laryngeal pathology.

Experimental Subjects and Methods

As experimental subjects, the author selected sixty-five patients, who visited Otolaryngological Department of Yonsei University College of Medicine from Jan.

1979 to Dec. 1980, for hoarseness due to layngeal pathology and sixty-five healthy subjects, and classified as follow;

A. Disease group……………………………………65

1. Inflammation………………………………… 20

2. Benign tumor………………………………… 20

3. Malignant tumor………………………………10

4. Vocal cord paralysis……………………… 10

5. Laryngectomee………………………………… 5

B. Control group……………………………………65

The author used the following instruments as experimental materials which have set up at Vocal Dynamics Laboratory in Otolaryngological Depatment of Yonsei University College of Medicine.

1. Type KS 3, Timcke Stroboscope

2. Type KAY 6061 B, Sonagraph

3. Type 6070 A, Contour Display

4. Type Ampex AG 300-2, Tape Recorder

5. Type 106 ITT, Microphone

6. Type 40-1 A, IAC Recording Booth

7. Type 9L, Collins Respirometer

with the above subjects and instruments, the author has performed the medico-sonagraphic analysis of Korean hoarseness due to laryngeal pathology and the following results were obtained.

Results and Conclusions

1. In inflammation, closure and wave-movement of vocal cords were relatively complete and excellent, respectively, but showing mostly asymmetric amplitude, and, on the other hand, in malignant tumor, the vocal cords showed more asymmetric amplitude, incomplete closure and poor wave-movement than in inflammation and benign tumor. The bowing of vocal cords was observed in all cases of vocal cord paralysis.

2. As the hoarseness increases, the noise distribution extended throughout the harmonic range, resulting harmonic loss or only energy islands, in formants, and the fundamental frequency demonstrates marked irregularities. These changes were more remarkable in low vowels than in high ones.

3. In cases of the mild hoarseness, the decrease of formant's position was occurred only in low vowels, but occurring in all vowels in severe cases, and the position of 2nd for mant couldn't be checked in severe cases because of the energy changes of formants.

4. In cases of the mild hoarseness, the widening of formant's width was observed only in low vowels, but observing in all vowels in severe cases, and the width of formants was more widened in the first formant than in the 2nd one.

5. The loss of acoustic energy in formants was not noticed or less than 6 dB in the mild hoarseness, but mere than 6 dB in all cases of the severe hoarseness except in inflammation and benign tumor.

6. As the hoarseness increases, the adding noise distribution made the acoustic cues of consonants unremarkable and the phonation time was prolonged.

7. The more hoarseness increases, the more maximum phonation volume and the vocal velocity index decrease respectively and, as the hoarseness increase, the maximum phonation time was more shorter, but increasing mean flow rate. These changes were

more remarkable in cases of the vocal cord paralysis.

8. Most cases showed the abnormal speech discrimination scores and, as the hoarseness increases, speech discrimination socres became to be poor.

In summing up the above results, the author thinks the main causing factors of the hoarseness are the aperiodicity and the amplitude variations of the fundamental frequency, and the variations in the form of glottal air-pressure impulses. So

regularity of the glottal air-pressure impulses and of the vocal cord vibration is a prerequisite for a clear voice.

The combined factor of the voice strain and of the loss of laryngeal reflexes due to laryngeal pathology etc. causes the turbulence of glottal air-pressure impulses for the variations of vocal cord vibrations and the closure of the rima glottis,

resulting hoarseness.