聲帶占位病變患者多維嗓音聲學(xué)分析及發(fā)聲空氣動(dòng)力學(xué)檢測(cè)比較

曹媛 張奇雪 阮宏瑩 林鵬 杜建群

聲帶的各種病理改變均可不同程度地?fù)p傷其質(zhì)量、彈性及緊張度，導(dǎo)致節(jié)律性開(kāi)閉、振動(dòng)異常，出現(xiàn)病態(tài)嗓音[1]。在病理性嗓音疾病中引起患者發(fā)聲障礙最常見(jiàn)的聲帶良性病變是聲帶息肉，主要表現(xiàn)為聲音嘶啞；喉癌是頭頸部常見(jiàn)的惡性腫瘤，亦是引起聲嘶的主要惡性病變；聲帶白斑一般視為癌前病變，早期診斷治療十分重要，故對(duì)這些患者進(jìn)行發(fā)聲功能評(píng)估十分有意義。多維嗓音分析(multidimensional voice analysis，MDVP)及發(fā)聲空氣動(dòng)力學(xué)在臨床上的應(yīng)用逐漸廣泛，MDVP可對(duì)發(fā)聲障礙者進(jìn)行半自動(dòng)化的測(cè)量[2]，發(fā)聲空氣動(dòng)力學(xué)是研究氣流與聲帶運(yùn)動(dòng)之間相互關(guān)系的檢測(cè)方法，通過(guò)測(cè)量以喉作為能量轉(zhuǎn)換器將聲門(mén)下的空氣動(dòng)力能轉(zhuǎn)換為聲能的一系列相關(guān)指標(biāo)，客觀評(píng)價(jià)喉功能。MDVP和空氣動(dòng)力學(xué)檢測(cè)可初步判斷患者聲帶病變的程度，并可用于評(píng)估療效。本研究擬通過(guò)對(duì)正常成人和聲帶息肉、聲帶白斑、早期聲門(mén)型喉癌患者術(shù)前的MDVP及發(fā)聲空氣動(dòng)力學(xué)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較分析，探討這三種聲帶病變的嗓音特點(diǎn)。

1 資料與方法

1.1研究對(duì)象及分組 以2015年8月～2018年8月經(jīng)天津市第一中心醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科確診并行手術(shù)治療的46例聲帶息肉、45例聲帶白斑和38例早期聲門(mén)型喉癌患者為研究對(duì)象，其中聲帶息肉組男23例，女23例，年齡26～64歲，平均44.6±11.8歲，單側(cè)21例，雙側(cè)25例；聲帶白斑組男23例，女22例，年齡28～69歲，平均50.0±10.1歲，單側(cè)23例，雙側(cè)22例；早期聲門(mén)型喉癌組(以下簡(jiǎn)稱(chēng)喉癌組)男25例，女13例(喉癌發(fā)病以男性為主，一般男女比例為10∶1左右，本研究選取高于正常發(fā)病率的女性患者數(shù)量以平衡組間性別差異)，年齡36～67歲，平均52.2±6.1歲，TisN0M010例，T1N0M028例。所有患者均有聲音嘶啞，術(shù)前均經(jīng)電子纖維喉鏡檢查明確病變部位及側(cè)別，術(shù)后經(jīng)病理檢查確診，其中聲帶白斑組患者術(shù)后病理診斷為單側(cè)或雙側(cè)聲帶粘膜角化病，喉癌組患者病理為聲門(mén)型原位癌、中分化或高分化鱗狀細(xì)胞癌。另選取40例正常成年人作為健康對(duì)照組，男21例，女19例，年齡25～66歲，平均48.7±8.3歲，喉鏡檢查無(wú)咽喉部疾患，無(wú)呼吸系統(tǒng)及神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

四組受試者的年齡、性別組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具有可比性。對(duì)各病例組患者術(shù)前及正常對(duì)照組進(jìn)行MDVP檢測(cè)和發(fā)聲空氣動(dòng)力學(xué)檢測(cè)。

1.2MDVP檢測(cè) 由同一位嗓音醫(yī)師采用美國(guó)Kay公司的多維嗓音分析系統(tǒng)MDVP對(duì)四組受試者進(jìn)行嗓音聲學(xué)分析。鼓勵(lì)受試者測(cè)試前練習(xí)，測(cè)試在環(huán)境噪聲小于45 dB A的高保真隔聲室內(nèi)完成，受試者口距麥克風(fēng)約15 cm(麥克風(fēng)自帶固定標(biāo)尺，測(cè)試時(shí)鼻部緊貼標(biāo)尺)，取自然舒適坐位，以平穩(wěn)舒適音調(diào)發(fā)長(zhǎng)元音/a:/，至少持續(xù)4秒，連續(xù)測(cè)3次，取平均值。記錄并分析基頻(F0)、基頻微擾(jitter)、振幅微擾(shimmer)和噪諧比(NHR)。

1.3發(fā)聲空氣動(dòng)力學(xué)檢測(cè) 采用美國(guó)Kay Pentax公司生產(chǎn)的model 6600發(fā)聲空氣動(dòng)力學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)各組對(duì)象最長(zhǎng)發(fā)聲時(shí)間(maximum phonation time，MPT)、平均氣流率(mean flow rate，MFR)、聲門(mén)下壓(subglottal pressure，SGP)、聲門(mén)阻力(glottal resistance，GR)和發(fā)聲效率(vocal efficiency，VE)。每次采集數(shù)據(jù)前均對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正；受試者在環(huán)境噪聲<45 dB A的室內(nèi)進(jìn)行，受試者取自然、舒適坐位，測(cè)試時(shí)聲強(qiáng)控制在70 dB SPL左右，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

最長(zhǎng)發(fā)聲時(shí)間測(cè)試：讓測(cè)試者深吸一口氣，從呼氣開(kāi)始以恒定的頻率和響度發(fā)元音/a:/，直至其不能發(fā)聲為止，重復(fù)3次，用“最大持續(xù)發(fā)聲”指令自動(dòng)分析，記錄最長(zhǎng)發(fā)聲時(shí)間，取三次測(cè)量的最大值。

平均氣流率測(cè)試 讓測(cè)試者深吸一口氣，從呼氣開(kāi)始以舒適的頻率和響度發(fā)元音/a:/，以“舒適持續(xù)發(fā)聲”指令自動(dòng)分析。

聲門(mén)下壓、聲門(mén)阻力和發(fā)聲效率測(cè)試：受試者將口內(nèi)管放到舌上方中央，放入長(zhǎng)度約2 cm，管口不能被舌和硬腭堵塞，將面罩扣緊口鼻，讓受檢者發(fā)/pa:/音，平均1.5～2次/秒，一口氣連發(fā)5～7次，用“發(fā)聲效率”指令自動(dòng)分析，重復(fù)3次，取其平均值。發(fā)聲效率=聲能/空氣動(dòng)力能，聲門(mén)阻力=(聲門(mén)下壓-聲門(mén)上壓)/平均氣流率，發(fā)聲時(shí)氣道開(kāi)放，聲門(mén)上壓和大氣壓相同，故發(fā)聲時(shí)，聲門(mén)阻力=聲門(mén)下壓/平均氣流率[3]。

2 結(jié)果

2.1MDVP檢測(cè)結(jié)果比較 各組MDVP測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，四組間jitter、shimmer、NHR各指標(biāo)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其中jitter和shimmer由小到大依次為正常組、聲帶息肉組、聲帶白斑組、喉癌組，NHR由小到大分別是正常組、聲帶白斑組、聲帶息肉組、喉癌組；各組間F0差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。聲帶息肉組中shimmer異常者檢出率為86.96%(40/46)，jitter值異常者檢出率為34.78%(16/46)。

2.2發(fā)聲空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)果比較 各組患者發(fā)聲空氣動(dòng)力學(xué)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2，聲帶息肉組、喉癌組各項(xiàng)指標(biāo)與正常組間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，聲帶白斑組與正常組間比較MPT、VE差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，SGP差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，MFR、GR差異亦無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.017)。各病例組間比較MPT、SGP差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，MFR、VE三組間比較(P<0.05)，兩兩組間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.017)；其中MPT、VE值由小到大依次為喉癌組、聲帶白斑組、聲帶息肉組，MFR、SGP由小到大依次為聲帶白斑組、聲帶息肉組、喉癌組；GR在聲帶息肉組和聲帶白斑組、聲帶白斑組和喉癌組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.017)，而在聲帶息肉組和喉癌組間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.017)。

表1 正常對(duì)照組、聲帶息肉組、聲帶白斑組和喉癌組MDVP檢測(cè)結(jié)果比較

注：除組間比較基頻P=0.781(P>0.05)外，其余三項(xiàng)指標(biāo)在四組間及兩兩組間比較均為P<0.05

表2 正常對(duì)照組、聲帶息肉組、聲帶白斑組和喉癌組空氣動(dòng)力學(xué)檢測(cè)結(jié)果比較[M(P25，P75)]

注：*四組間及兩兩組間比較，P<0.05；MFR、GR在正常成人和聲帶白斑組間比較結(jié)果分別為P=0.278、P=0.163(P>0.017)，GR在聲帶息肉與喉癌組間比較P=0.541(P>0.017)，其余指標(biāo)四組間比較P<0.05，兩兩組間比較P<0.017

3 討論

基頻是聲帶周期性振動(dòng)的最低固有頻率，反映聽(tīng)感知上音調(diào)的高低，其主要與聲帶的長(zhǎng)度、張力和質(zhì)量等物理特性有關(guān)[4]。馮彥等發(fā)現(xiàn)聲帶息肉、喉癌和正常人三組間F0差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但聲帶息肉和喉癌患者的F0較正常成人有一定的降低[5]，這與本研究四組間F0無(wú)顯著差異的結(jié)果一致。聲帶病變導(dǎo)致其有效振動(dòng)長(zhǎng)度、張力及質(zhì)量發(fā)生變化，而這種復(fù)雜多樣的改變致使F0波動(dòng)范圍在正常聲帶及各種病變聲帶組織間出現(xiàn)重疊，導(dǎo)致F0在聲帶疾病診斷中的應(yīng)用價(jià)值明顯降低。

基頻微擾和振幅微擾表示聲波相鄰周期之間基頻和振幅的微小變化，分別反映聲音的嘶啞及粗糙程度，是反映聲帶不規(guī)律性振動(dòng)的有效指標(biāo)。嗓音微擾與聲帶振動(dòng)的規(guī)律、振幅、粘膜波、聲門(mén)閉合狀態(tài)密切相關(guān)，頻率和強(qiáng)度變化也會(huì)對(duì)微擾產(chǎn)生影響[6]。本研究中三組病例組患者此兩項(xiàng)指標(biāo)較正常組均不同程度增高，病例組間比較jitter和shimmer差異顯著，組間排序由小到大依次為正常組、聲帶息肉組、聲帶白斑組、喉癌組，說(shuō)明聲帶息肉、白斑、喉癌患者的嗓音質(zhì)量依次降低。病態(tài)嗓音的聲學(xué)特征為頻率及振幅擾動(dòng)增加，噪聲成分增加，這與聲帶增生組織影響聲帶節(jié)律性振動(dòng)及有效閉合有關(guān)。三組病例組患者聲帶增生病變程度依次增加，聲帶息肉的病變范圍局限于固有層內(nèi)，聲帶及嗓音損害較輕；而喉癌除原位癌之外，其病變范圍常超出固有層，多侵及聲帶黏膜下中層、深層、肌層甚至喉關(guān)節(jié)，從而更多地引起聲帶質(zhì)地及彈性的改變，對(duì)聲帶及嗓音造成的損害范圍及程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于聲帶息肉[7]；聲帶不典型增生的病理改變程度介于良惡性之間，因此嗓音質(zhì)量亦介于良惡性病變之間。

徐潔潔等[1]研究顯示聲帶良性病變患者shimmer值改變較jitter明顯，而聲帶惡性病變患者jitter值則發(fā)生明顯變化，本研究結(jié)果與其一致，聲帶息肉患者shimmer異常檢出率可達(dá)86.96%(40/46)，而jitter異常者只占34.78%(16/46)左右，均值較正常值均升高1.5～2倍左右；喉癌患者jitter平均值較正常者高出7.5～8倍，shimmer較正常者高出約3～3.5倍；聲帶白斑患者jitter和shimmer分別高出正常者4.5～5和2～2.5倍(表1)，說(shuō)明聲帶病變較淺時(shí)主要影響聲帶振動(dòng)幅度，體現(xiàn)在聲學(xué)分析上就是shimmer變化較明顯；當(dāng)病理改變逐漸向深層侵犯時(shí)便會(huì)影響聲帶振動(dòng)頻率，則jitter出現(xiàn)明顯異常。因此可借助觀察jitter值的變化規(guī)律推測(cè)聲帶病變程度，動(dòng)態(tài)觀察聲帶病變發(fā)展趨勢(shì)。

噪諧比是聲帶振動(dòng)周期中噪聲成分與諧音成分之比，是評(píng)價(jià)聲音嘶啞的重要客觀指標(biāo)[8]，該值越大說(shuō)明噪聲成分越多，越小說(shuō)明諧音成分多。本研究結(jié)果顯示NHR在正常對(duì)照組、聲帶白斑組、息肉組、喉癌組間依次升高，表明聲帶白斑患者嗓音中噪聲成分最少，喉癌最多，聲帶息肉介于兩者中間。這是因?yàn)镹HR與聲門(mén)閉合程度有關(guān)，聲帶白斑病變聲帶的表面相對(duì)平整，聲門(mén)閉合較好；而息肉和喉癌病變一般呈外生性生長(zhǎng)，易造成聲門(mén)閉合不良，喉癌患者尤其嚴(yán)重。目前認(rèn)為jitter、shimmer及NHR是客觀量化分析嗓音質(zhì)量的有效和可靠的重要指標(biāo)[9]。

MPT與肺活量和聲門(mén)閉合程度相關(guān)；發(fā)聲效率是聲能與空氣動(dòng)力能的商，可間接反映喉功能[10]。有研究認(rèn)為MPT與喉及氣道阻力呈負(fù)相關(guān)[11]，氣道阻力較高者M(jìn)PT降低。本研究組間MPT和VE比較差異顯著，其值隨病變程度加重而降低，聲帶息肉患者M(jìn)PT最長(zhǎng)，發(fā)聲效率最高；喉癌患者M(jìn)PT最短，發(fā)聲效率最低；聲帶白斑患者居于兩者間。但由于很多聲帶病變患者的VE值處于正常范圍且個(gè)體差異大，尤其是聲帶息肉患者一半以上VE均正常，故VE用于病情評(píng)估的準(zhǔn)確性偏低。

平均氣流率(MFR)是指發(fā)聲時(shí)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)聲門(mén)的氣流量，與聲門(mén)閉合程度有關(guān)[12]。聲門(mén)下壓(SGP)是指肺內(nèi)氣壓到達(dá)聲門(mén)下的壓力，是空氣動(dòng)力學(xué)研究最多的指標(biāo)之一，能反映喉功能狀態(tài)，與音頻、音強(qiáng)及聲門(mén)閉合程度相關(guān)[13]；臨床上可通過(guò)測(cè)試口腔內(nèi)壓力間接測(cè)試聲門(mén)下壓力[14, 15]。本研究結(jié)果顯示聲帶白斑、聲帶息肉、喉癌患者的MFR、SGP依次升高；MFR與聲門(mén)閉合程度成反比，喉癌病變一般表現(xiàn)為菜花樣外生形腫物，嚴(yán)重時(shí)侵犯聲帶肌，導(dǎo)致聲門(mén)閉合極不嚴(yán)密，因此MFR最高；聲帶白斑病變侵犯深度雖較息肉更深，但其表面平坦，聲門(mén)閉合較好，MFR較低；聲帶息肉居于兩者之間。SGP與聲強(qiáng)有關(guān)，聲帶病變?cè)街?，患者聲嘶越重，聲?qiáng)越高，發(fā)聲所需的SGP也越高；聲帶外生性病變引起聲門(mén)閉合不全，導(dǎo)致SGP明顯高于正常[16]，是因?yàn)榛颊咝枰黾覵GP來(lái)補(bǔ)償聲門(mén)漏出的氣體。聲門(mén)阻力(GR)是SGP與MFR的商，病態(tài)嗓音的聲門(mén)阻力常超出正常范圍[6]，本研究顯示聲帶息肉和喉癌患者間GR無(wú)顯著差異，雖然兩者聲門(mén)閉合不全程度不同，但SGP、MFR變化幅度與聲門(mén)閉合程度相一致，而GR又是由以上兩項(xiàng)指標(biāo)換算得出，故GR差異不顯著；聲帶白斑患者聲門(mén)閉合較好，因此與聲門(mén)閉合程度有關(guān)的指標(biāo)MFR、SGP、GR均接近正常，與正常組比較差異不顯著，而與聲帶息肉組、喉癌組比較各指標(biāo)均差異顯著。

研究發(fā)現(xiàn)各類(lèi)嗓音疾病患者M(jìn)FR、SGP和MPT差異顯著且個(gè)體變異性較小，適用于臨床評(píng)估，而GR和VE差異不顯著，個(gè)體變異性大，削弱了其在臨床評(píng)估中的作用[3]。黃永望等[17]研究得出基頻微擾、振幅微擾的穩(wěn)定性處于可接受范圍，振幅相關(guān)指標(biāo)比基頻相關(guān)指標(biāo)可靠性更高。結(jié)合本研究結(jié)果，用jitter、shimmer、NHR、MPT、MFR、SGP進(jìn)行嗓音定量評(píng)估價(jià)值較高，依據(jù)其變化趨勢(shì)可大致判斷聲帶病變程度，有助于聲帶息肉、聲帶白斑及早期聲門(mén)型喉癌的診斷及治療前后的療效評(píng)估。