側(cè)腭化語(yǔ)音障礙兒童舌體運(yùn)動(dòng)模式的多模態(tài)研究△

朱孟賢 姜成惠 周廣超 汪彬昺 李盛 施星輝

腭化和側(cè)化發(fā)音是臨床上較常見(jiàn)的一種語(yǔ)音障礙，是由不正常的舌腭接觸造成的一種異常發(fā)音模式。Fukusako在1974年對(duì)腭裂患者牙槽輔音的研究中首次提出腭化發(fā)音這一概念；腭化發(fā)音時(shí)，舌體收縮使舌與硬腭后部邊界及軟腭前部接觸閉合，使氣流從舌體中間通過(guò)。Foster在1960年對(duì)腭裂患者的語(yǔ)音研究中首次提出了側(cè)化發(fā)音；側(cè)化發(fā)音時(shí)，舌側(cè)緣未與上頜牙槽突接觸，如同英語(yǔ)中[l]發(fā)音，氣流從舌側(cè)緣溢出。超聲舌影像技術(shù)(ultrasound tongue imaging，UTI)可實(shí)時(shí)、直觀地捕捉發(fā)音過(guò)程中舌體軟組織的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)[1, 2]，已在腭裂患者語(yǔ)音[3]、舌癌患者術(shù)后語(yǔ)音障礙[4]、功能性語(yǔ)音障礙及運(yùn)動(dòng)性構(gòu)音障礙[5, 6]等群體中有一些嘗試性的研究；國(guó)內(nèi)研究也發(fā)現(xiàn)，超聲也是一項(xiàng)有效的嗓音診斷輔助檢查手段[7]。雖然側(cè)腭化發(fā)音主要涉及輔音，但是臨床發(fā)現(xiàn)，側(cè)腭化發(fā)音累及的音節(jié)在元音分布上有一定規(guī)律，特征元音可能對(duì)側(cè)腭化構(gòu)音的產(chǎn)生有一定的影響；同時(shí)，作為側(cè)腭化發(fā)音系列研究的起步，元音構(gòu)音特征是一個(gè)很好的嘗試。目前針對(duì)側(cè)腭化異常發(fā)音的形成機(jī)制尚缺乏深入認(rèn)識(shí)，故本研究采用超聲舌成像技術(shù)聯(lián)合聲學(xué)分析技術(shù)，研究側(cè)腭化發(fā)音患者發(fā)普通話單元音的舌體運(yùn)動(dòng)模式和聲學(xué)特征，為臨床側(cè)腭化發(fā)音的診治提供參考。

1 資料與方法

1.1研究對(duì)象及分組 招募2019年9月至2020年11月期間在南京醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院語(yǔ)音康復(fù)門(mén)診就診的側(cè)腭化發(fā)音患者(側(cè)腭化組)18例。因臨床上側(cè)腭化構(gòu)音障礙的患者以男性為主，所以本研究樣本性別均為男性。年齡4～13歲，平均6±0.6歲。側(cè)腭化組研究對(duì)象的納入標(biāo)準(zhǔn)：由兩位語(yǔ)音師評(píng)估后共同診斷為側(cè)腭化異常發(fā)音；無(wú)口腔頜面部器質(zhì)性病變；以漢語(yǔ)普通話為主要交流語(yǔ)言；無(wú)聽(tīng)力、認(rèn)知障礙；口腔內(nèi)無(wú)金屬修復(fù)體；無(wú)其他嗓音異常；未進(jìn)行正畸治療。另設(shè)立對(duì)照組18例，均為男性，年齡4～10歲，平均6±0.3歲，納入標(biāo)準(zhǔn)：要求無(wú)言語(yǔ)、嗓音異常或障礙；以漢語(yǔ)普通話為主要交流語(yǔ)言；無(wú)聽(tīng)力、認(rèn)知障礙；口腔內(nèi)無(wú)金屬修復(fù)體；未接受正畸治療。本研究獲得南京醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)。在研究前對(duì)所有受試者均進(jìn)行了研究介紹并且簽署了知情同意書(shū)。

1.2語(yǔ)音樣本 以普通話中8個(gè)基本單元音為主要考察語(yǔ)料，包括[a]、[o]、[]、[i]、[u]、[y]、[]、[]，這8個(gè)元音是漢語(yǔ)普通話中最常見(jiàn)的單元音，參與了絕大多數(shù)音節(jié)的構(gòu)成。[]和[]是元音[i]的兩個(gè)音位變體，其中元音[]主要來(lái)自[ts, tsH, s]，[]主要來(lái)自[t§, t§H, §]。

1.3普通話元音舌體運(yùn)動(dòng)超聲影像采集 研究在南京醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院口腔影像科B超室內(nèi)進(jìn)行(本底噪聲<40 dB A)。采用PHILIPS HD7超聲儀器(C5-2探頭，頻率30 Hz，深度10 cm)記錄兩組研究對(duì)象在發(fā)音時(shí)的舌體運(yùn)動(dòng)模式。同步通過(guò)JVC攝像機(jī)(型號(hào)：GZ-R10SAC)進(jìn)行視頻采集，其中音頻信號(hào)由連接攝像機(jī)的麥克風(fēng)(型號(hào)：Sony UWP-D11)置于研究對(duì)象衣領(lǐng)處(約在頦下10 cm處)進(jìn)行同步采集，聲級(jí)計(jì)測(cè)得該處噪聲水平為28 dB A。有研究表明[8]，低階的共振峰抗噪能力比較強(qiáng)，高階共振峰在有噪聲的情況下會(huì)產(chǎn)生比較明顯的偏移或者消失。本研究主要結(jié)果在F1、F2上，即在低階共振峰上，抗噪聲能力強(qiáng)。

研究人員手持探頭握柄，為避免空氣等對(duì)超聲成像造成干擾，在超聲探頭上涂抹適量超聲耦合劑，將扇形探頭頂端置于研究對(duì)象頦下皮膚，使探頭與頦下皮膚緊密接觸但不用力擠壓，以免造成舌體形變。采集舌矢狀位圖像：將超聲探頭置于下頜骨頦棘點(diǎn)和舌骨連線上，前后調(diào)整至舌體圖像(從舌尖至舌根)清晰可視。在研究人員的帶讀下，研究對(duì)象以每秒1個(gè)音節(jié)的速度將每個(gè)元音跟讀5遍。采集冠狀面圖像：在舌矢狀面圖像采集完成后，將超聲探頭順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，前后調(diào)整探頭位置至舌體圖像清晰后保持靜止，重復(fù)上述發(fā)音過(guò)程進(jìn)行舌冠狀面圖像的采集。超聲影像數(shù)據(jù)以研究對(duì)象編號(hào)命名，以MTS格式存儲(chǔ)。

將保存的MTS格式視頻文件，導(dǎo)入Adobe Premiere Pro 2020@，由一位研究人員(第一作者)對(duì)每個(gè)元音5次發(fā)音的中間3次的舌體運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行逐幀分析，確定每個(gè)元音每次發(fā)音的中位數(shù)幀，并截取中位數(shù)幀的舌超聲圖像。將截取的圖像導(dǎo)入Adobe Photoshop 2020@中，利用標(biāo)尺功能測(cè)量所截取圖像中的以下指標(biāo)，取3次的均值記為該指標(biāo)值(圖1):①矢狀面舌體高度(saggital height of peak point，SHP)：以cm為單位測(cè)量P1點(diǎn)到D1點(diǎn)連線的距離，該值越大表明舌體高度越高，舌體收縮越強(qiáng);②矢狀面舌尖舌高點(diǎn)距離(sagittal distance between tongue tip and peak point，SDTP)：以cm為單位測(cè)量B1點(diǎn)到D1點(diǎn)的距離，該值越小表明舌高點(diǎn)越接近舌尖，舌尖部收縮越明顯;③矢狀面舌體長(zhǎng)度(sagittal distance between tongue root and tip，SD)：以cm為單位測(cè)量A1點(diǎn)到B1點(diǎn)的距離，該值越小表明舌體收縮越強(qiáng);④矢狀面舌背約束指數(shù)(sagittal tongue dorsum constraint index，STCI)：SHP值和SD值的比值，該值越大表明舌體收縮越強(qiáng);⑤矢狀面舌高點(diǎn)偏移指數(shù)(sagittal peak point offset distance，SPOD)：SDTP值和SD值的比值，該值越小表明舌高點(diǎn)越接近舌尖，舌尖部收縮越明顯;⑥冠狀面舌體高度(coronal height of peak point，CHP)：以cm為單位測(cè)量P點(diǎn)到D點(diǎn)的距離，并規(guī)定冠狀面向上突起高度為負(fù)值，向下突起高度為正值,該值越小表明舌體向上凸起越明顯，腭化發(fā)音模式越嚴(yán)重;⑦冠狀面舌體寬度(coronal distance，CD)：以cm為單位測(cè)量A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離，該值越大表明舌體寬度越大，即舌體向兩側(cè)擴(kuò)展越大，舌面趨于平坦，腭化發(fā)音模式越嚴(yán)重;⑧冠狀面舌背約束指數(shù)(coronal tongue dorsum constraint index，CTCI)：PD值和AB值的比值，并規(guī)定冠狀面向上突起高度為負(fù)值，向下突起高度為正值,該值越小表明舌向上突起趨勢(shì)越嚴(yán)重，腭化發(fā)音模式越嚴(yán)重。

1.4普通話元音聲學(xué)分析 兩組對(duì)象普通話元音聲學(xué)數(shù)據(jù)的采集于南京醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院語(yǔ)音治療室的錄音室內(nèi)進(jìn)行(本底噪聲<40 dB A)。通過(guò)安裝有軟件Audacity@(2.1.2)的便攜式電腦(LenovoThink Pad)連接單向拾音器(SHURE@SM58)進(jìn)行語(yǔ)音采集,研究對(duì)象端坐于拾音器前，保持口距離拾音器10 cm左右，采樣頻率44.1 kHz；在研究人員的帶讀下，研究對(duì)象以每秒1個(gè)音節(jié)的速度將每個(gè)元音跟讀五遍，錄制完畢后，聲學(xué)數(shù)據(jù)以研究對(duì)象編號(hào)命名，以WAV格式保存。

提取各元音的第一共振峰F1、第二共振峰F2、第三共振峰F3。通過(guò)Praat@6.1.16語(yǔ)音分析軟件導(dǎo)入音頻數(shù)據(jù)，為避免產(chǎn)生首尾音節(jié)的扭曲現(xiàn)象，選取每個(gè)元音5個(gè)發(fā)音中的中間3個(gè)，通過(guò)Format listing獲取該元音的F1、F2、F3，每個(gè)元音取3次共振峰的均值記為該元音的共振峰值。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)于符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析病例組和對(duì)照組之間的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，對(duì)于非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用U檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1側(cè)腭化組和對(duì)照組發(fā)元音時(shí)舌體的超聲影像指標(biāo)比較 側(cè)腭化組和對(duì)照組超聲舌體圖像的分析結(jié)果見(jiàn)表1～8，可見(jiàn)，在發(fā)元音 [a]、[o]、[]、[i]、[u]、[y]時(shí),僅表現(xiàn)出冠狀面指標(biāo)的差異；側(cè)腭化組的CHP和CTCI 指標(biāo)小于正常對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表1 側(cè)腭化組和正常組發(fā)[a]音時(shí)舌體的超聲影像測(cè)量數(shù)據(jù)

表2 側(cè)腭化組和正常組發(fā)[o]音時(shí)舌體的超聲影像測(cè)量數(shù)據(jù)

表3 側(cè)腭化組和正常組發(fā)[]音時(shí)舌體的超聲影像測(cè)量數(shù)據(jù)

表3 側(cè)腭化組和正常組發(fā)[]音時(shí)舌體的超聲影像測(cè)量數(shù)據(jù)

組別CD(cm)CHP(cm)CTCISD(cm)SHP(cm)SDTP(cm)SPODSTCI側(cè)腭化組4.966±1.537-0.535±1.047-0.066±0.1988.447±1.3613.852±1.0034.431±1.0370.524±0.0910.459±0.112對(duì)照組3.892±1.1080.431±0.5410.117±0.1228.546±1.6923.890±1.2414.412±1.3480.510±0.0990.461±0.129P值0.0220.0020.0020.8490.9200.9630.6710.982

表4 側(cè)腭化組和正常組發(fā)[i]音時(shí)舌體的超聲影像測(cè)量數(shù)據(jù)

表5 側(cè)腭化組和正常組發(fā)[u]音時(shí)舌體的超聲影像測(cè)量數(shù)據(jù)

表6 側(cè)腭化組和正常組發(fā)[y]音時(shí)舌體的超聲影像測(cè)量數(shù)據(jù)

表7 側(cè)腭化組和正常組發(fā)[]音時(shí)舌體的超聲影像測(cè)量數(shù)據(jù)

表7 側(cè)腭化組和正常組發(fā)[]音時(shí)舌體的超聲影像測(cè)量數(shù)據(jù)

組別CD(cm)CHP(cm)CTCISD(cm)SHP(cm)SDTP(cm)SPODSTCI側(cè)腭化組4.632±1.789-0.206±1.1680.018±0.1958.282±1.0172.644±0.8233.852±0.9740.466±0.1040.317±0.079對(duì)照組5.056±0.9620.717±0.2760.146±0.0638.569±1.4792.357±0.8284.819±1.0990.564±0.0990.279±0.105P值0.3840.0040.0150.5020.3040.0090.0070.231

表8 側(cè)腭化組和正常組發(fā)[]音時(shí)舌體的超聲影像測(cè)量數(shù)據(jù)

表8 側(cè)腭化組和正常組發(fā)[]音時(shí)舌體的超聲影像測(cè)量數(shù)據(jù)

組別CD(cm)CHP(cm)CTCISD(cm)SHP(cm)SDTP(cm)SPODSTCI側(cè)腭化組4.621±1.638-0.479±1.199-0.047±0.2299.044±1.6392.787±0.8713.834±0.9740.426±0.0790.308±0.073對(duì)照組3.929±1.1510.573±0.5920.169±0.1359.583±1.7462.865±0.7394.842±1.2460.507±0.0950.304±0.080P值0.1530.0030.0020.3460.7730.0110.0090.900

2.2側(cè)腭化組和對(duì)照組發(fā)元音時(shí)F1、F2、F3比較 側(cè)腭化組和對(duì)照組發(fā)各元音的F1、F2、F3結(jié)果見(jiàn)表9～12，可見(jiàn)，側(cè)腭化組發(fā)[]音的第二共振峰大于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其余7個(gè)元音的F1、F2、F3均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。

3 討論

元音發(fā)音穩(wěn)定，在音節(jié)長(zhǎng)度及強(qiáng)度上占有較大優(yōu)勢(shì)，便于超聲儀器獲得舌體穩(wěn)定的圖像(stone等，2005)。從聲學(xué)角度看，元音發(fā)音時(shí)發(fā)音器官間無(wú)直接接觸，聲譜中無(wú)噪聲成分，有特定的共振峰型，易獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。故本研究聯(lián)合超聲影像技術(shù)和聲學(xué)分析技術(shù)，觀察分析側(cè)腭化發(fā)音患者發(fā)單元音時(shí)舌體運(yùn)動(dòng)模式，結(jié)果表明，側(cè)腭化發(fā)音患者發(fā)單元音時(shí)舌體的運(yùn)動(dòng)模式與正常兒童存在差異，側(cè)腭化組表現(xiàn)出舌體中線上抬和舌尖部收縮，發(fā)[a]、[o]、[]、[i]、[u]、[y]時(shí)僅冠狀血指標(biāo)出現(xiàn)差異，發(fā)[]、[]時(shí)矢忙面和冠狀面指標(biāo)均出現(xiàn)差異，說(shuō)明側(cè)腭化發(fā)音在發(fā)[i]音的變體音[]、[]時(shí)表現(xiàn)的猶為明顯。因此在未來(lái)的側(cè)腭化語(yǔ)音研究中，[i]音及[]、[]音更適合作為研究語(yǔ)料。Mann等(2007)認(rèn)為，在兒童語(yǔ)音發(fā)展過(guò)程中，[]音要比[]音更早習(xí)得，未來(lái)對(duì)于低齡段兒童的側(cè)腭化語(yǔ)音的研究中，[]音是一個(gè)更好的選擇。

文中超聲影像結(jié)果提示，所有研究對(duì)象的舌體運(yùn)動(dòng)超聲影像冠狀面指標(biāo)CTCI值、CHP值均顯著小于對(duì)照組，說(shuō)明側(cè)腭化發(fā)音時(shí)舌體中線上抬，與先前研究結(jié)果一致。Michi等在1986年利用腭電圖儀對(duì)腭化發(fā)音患者檢查發(fā)現(xiàn)，患者發(fā)音時(shí)舌體上抬，氣流從兩側(cè)頰側(cè)間隙中流出。本研究結(jié)果顯示在矢狀面圖像中，側(cè)腭化組發(fā)[]、[]音時(shí)的SDTP 和SPOD值顯著小于對(duì)照組，提示側(cè)腭化發(fā)音時(shí)舌尖部收縮明顯。1981年Yukari等通過(guò)頭顱側(cè)位片研究側(cè)腭化構(gòu)音時(shí)發(fā)現(xiàn)，側(cè)腭化發(fā)音的舌位表現(xiàn)為舌尖部收縮和舌背中后部上抬，使得舌與硬腭后部接觸；本研究結(jié)果與此基本一致。

表9 兩組發(fā)元音[a]、[o]時(shí)F1、F2、F3比較

表10 兩組發(fā)元音[]、[i]時(shí)F1、F2、F3比較

表10 兩組發(fā)元音[]、[i]時(shí)F1、F2、F3比較

組別[?]F1F2F3[i]F1F2F3側(cè)腭化組637.654±116.7231501.504±270.0253161.687±669.306443.439±107.8632253.364±1052.1743546.451±392.034對(duì)照組993.817±141.4241371.003±250.4813395.207±221.604628.277±138.3372489.920±1143.0323637.672±226.802P值0.5800.3030.1690.3160.5230.399

表11 兩組發(fā)元音[u]、[y]時(shí)F1、F2、F3比較

表12 兩組發(fā)元音[]、[]時(shí)F1、F2、F3比較

表12 兩組發(fā)元音[]、[]時(shí)F1、F2、F3比較

組別[?]F1F2F3[?]F1F2F3側(cè)腭化組420.403±109.1671770.837±627.6043312.525±525.266495.806±102.7552058.083±329.3843221.616±411.369對(duì)照組493.732±144.6651770.837±627.6043320.782±324.971540.330±109.7621780.667±395.6952930.992±652.487P值0.5800.0940.9560.2180.0290.119

共振峰F2與舌位的前后密切相關(guān)，舌位越靠前，F(xiàn)2越高；舌位越靠后，F(xiàn)2越低。本研究結(jié)果提示側(cè)腭化組發(fā)[]音的F2顯著增大，表明側(cè)腭化發(fā)[]音時(shí)舌位靠前，這與[]音的超聲指標(biāo)結(jié)果一致。除[]音外, 其他元音的聲學(xué)共振峰未發(fā)現(xiàn)顯著性差異，考慮主要是由于聲學(xué)共振峰對(duì)于舌體位置的提示作用尚存在爭(zhēng)議。Savariaux等1995年報(bào)道，F(xiàn)1和F2是元音發(fā)音時(shí)舌體在上下維度及前后維度的關(guān)鍵感知指標(biāo)；也有學(xué)者比較元音[u:]和[?]在音節(jié)“fool”和“full”中的超聲舌型和聲學(xué)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，音節(jié)“fool”中舌體位置明顯向前，但聲學(xué)指標(biāo)F2并沒(méi)有顯著差異，因此提出共振峰F2并不能敏感地提示舌體位置的細(xì)微改變[9]，聲學(xué)指標(biāo)在提示細(xì)微舌體形態(tài)改變的敏感度上不如超聲影像技術(shù)。因此，側(cè)腭化構(gòu)音的舌體運(yùn)動(dòng)研究中，超聲影像分析是一項(xiàng)更有效、更可靠的方法。

本研究利用超聲成像技術(shù)和聲學(xué)分析技術(shù)對(duì)于側(cè)腭化發(fā)音障礙患者發(fā)單個(gè)元音時(shí)舌體的形態(tài)特征進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)發(fā)[i]音的變體音[]、[]時(shí)的超聲舌體圖像對(duì)于側(cè)腭化語(yǔ)音功能障礙具有明顯的提示作用。側(cè)腭化發(fā)音的超聲圖像表現(xiàn)為冠狀面的舌中線上抬，矢狀面表現(xiàn)為舌尖部收縮，舌高點(diǎn)前移。但本研究采用的測(cè)試語(yǔ)料較為單一，僅為普通話中的單元音；在未來(lái)研究中，可針對(duì)輔音+[i]音的音節(jié)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。側(cè)腭化構(gòu)音在腭裂術(shù)后患者中常見(jiàn)，目前尚缺乏對(duì)側(cè)腭化構(gòu)音伴腭裂和不伴腭裂之間的比較，因此，在下一步研究中，可根據(jù)是否伴腭裂進(jìn)行深入研究。本研究針對(duì)側(cè)腭化發(fā)音異?；颊咧委熐埃窈罂烧归_(kāi)對(duì)治療前后的對(duì)比研究，為臨床診治提供更為豐富的參考。