声带占位病变患者多维嗓音声学分析及发声空气动力学检测比较

曹媛 张奇雪 阮宏莹 林鹏 杜建群

声带的各种病理改变均可不同程度地损伤其质量、弹性及紧张度，导致节律性开闭、振动异常，出现病态嗓音[1]。在病理性嗓音疾病中引起患者发声障碍最常见的声带良性病变是声带息肉，主要表现为声音嘶哑；喉癌是头颈部常见的恶性肿瘤，亦是引起声嘶的主要恶性病变；声带白斑一般视为癌前病变，早期诊断治疗十分重要，故对这些患者进行发声功能评估十分有意义。多维嗓音分析(multidimensional voice analysis，MDVP)及发声空气动力学在临床上的应用逐渐广泛，MDVP可对发声障碍者进行半自动化的测量[2]，发声空气动力学是研究气流与声带运动之间相互关系的检测方法，通过测量以喉作为能量转换器将声门下的空气动力能转换为声能的一系列相关指标，客观评价喉功能。MDVP和空气动力学检测可初步判断患者声带病变的程度，并可用于评估疗效。本研究拟通过对正常成人和声带息肉、声带白斑、早期声门型喉癌患者术前的MDVP及发声空气动力学检测结果进行比较分析，探讨这三种声带病变的嗓音特点。

1 资料与方法

1.1研究对象及分组 以2015年8月～2018年8月经天津市第一中心医院耳鼻咽喉头颈外科确诊并行手术治疗的46例声带息肉、45例声带白斑和38例早期声门型喉癌患者为研究对象，其中声带息肉组男23例，女23例，年龄26～64岁，平均44.6±11.8岁，单侧21例，双侧25例；声带白斑组男23例，女22例，年龄28～69岁，平均50.0±10.1岁，单侧23例，双侧22例；早期声门型喉癌组(以下简称喉癌组)男25例，女13例(喉癌发病以男性为主，一般男女比例为10∶1左右，本研究选取高于正常发病率的女性患者数量以平衡组间性别差异)，年龄36～67岁，平均52.2±6.1岁，TisN0M010例，T1N0M028例。所有患者均有声音嘶哑，术前均经电子纤维喉镜检查明确病变部位及侧别，术后经病理检查确诊，其中声带白斑组患者术后病理诊断为单侧或双侧声带粘膜角化病，喉癌组患者病理为声门型原位癌、中分化或高分化鳞状细胞癌。另选取40例正常成年人作为健康对照组，男21例，女19例，年龄25～66岁，平均48.7±8.3岁，喉镜检查无咽喉部疾患，无呼吸系统及神经系统疾病。

四组受试者的年龄、性别组间差异无统计学意义，具有可比性。对各病例组患者术前及正常对照组进行MDVP检测和发声空气动力学检测。

1.2MDVP检测 由同一位嗓音医师采用美国Kay公司的多维嗓音分析系统MDVP对四组受试者进行嗓音声学分析。鼓励受试者测试前练习，测试在环境噪声小于45 dB A的高保真隔声室内完成，受试者口距麦克风约15 cm(麦克风自带固定标尺，测试时鼻部紧贴标尺)，取自然舒适坐位，以平稳舒适音调发长元音/a:/，至少持续4秒，连续测3次，取平均值。记录并分析基频(F0)、基频微扰(jitter)、振幅微扰(shimmer)和噪谐比(NHR)。

1.3发声空气动力学检测 采用美国Kay Pentax公司生产的model 6600发声空气动力学检测系统检测各组对象最长发声时间(maximum phonation time，MPT)、平均气流率(mean flow rate，MFR)、声门下压(subglottal pressure，SGP)、声门阻力(glottal resistance，GR)和发声效率(vocal efficiency，VE)。每次采集数据前均对系统进行校正；受试者在环境噪声<45 dB A的室内进行，受试者取自然、舒适坐位，测试时声强控制在70 dB SPL左右，对各项指标进行检测。

最长发声时间测试：让测试者深吸一口气，从呼气开始以恒定的频率和响度发元音/a:/，直至其不能发声为止，重复3次，用“最大持续发声”指令自动分析，记录最长发声时间，取三次测量的最大值。

平均气流率测试 让测试者深吸一口气，从呼气开始以舒适的频率和响度发元音/a:/，以“舒适持续发声”指令自动分析。

声门下压、声门阻力和发声效率测试：受试者将口内管放到舌上方中央，放入长度约2 cm，管口不能被舌和硬腭堵塞，将面罩扣紧口鼻，让受检者发/pa:/音，平均1.5～2次/秒，一口气连发5～7次，用“发声效率”指令自动分析，重复3次，取其平均值。发声效率=声能/空气动力能，声门阻力=(声门下压-声门上压)/平均气流率，发声时气道开放，声门上压和大气压相同，故发声时，声门阻力=声门下压/平均气流率[3]。

2 结果

2.1MDVP检测结果比较 各组MDVP测试结果见表1，四组间jitter、shimmer、NHR各指标差异有统计学意义(P<0.05)，其中jitter和shimmer由小到大依次为正常组、声带息肉组、声带白斑组、喉癌组，NHR由小到大分别是正常组、声带白斑组、声带息肉组、喉癌组；各组间F0差异无统计学意义(P>0.05)。声带息肉组中shimmer异常者检出率为86.96%(40/46)，jitter值异常者检出率为34.78%(16/46)。

2.2发声空气动力学结果比较 各组患者发声空气动力学测试结果见表2，声带息肉组、喉癌组各项指标与正常组间比较差异均有统计学意义，声带白斑组与正常组间比较MPT、VE差异有统计学意义，SGP差异无统计学意义(P>0.05)，MFR、GR差异亦无统计学意义(P>0.017)。各病例组间比较MPT、SGP差异有统计学意义(P<0.05)，MFR、VE三组间比较(P<0.05)，两两组间比较差异均有统计学意义(P<0.017)；其中MPT、VE值由小到大依次为喉癌组、声带白斑组、声带息肉组，MFR、SGP由小到大依次为声带白斑组、声带息肉组、喉癌组；GR在声带息肉组和声带白斑组、声带白斑组和喉癌组间比较差异有统计学意义(P<0.017)，而在声带息肉组和喉癌组间比较差异无统计学意义(P>0.017)。

表1 正常对照组、声带息肉组、声带白斑组和喉癌组MDVP检测结果比较

注：除组间比较基频P=0.781(P>0.05)外，其余三项指标在四组间及两两组间比较均为P<0.05

表2 正常对照组、声带息肉组、声带白斑组和喉癌组空气动力学检测结果比较[M(P25，P75)]

注：*四组间及两两组间比较，P<0.05；MFR、GR在正常成人和声带白斑组间比较结果分别为P=0.278、P=0.163(P>0.017)，GR在声带息肉与喉癌组间比较P=0.541(P>0.017)，其余指标四组间比较P<0.05，两两组间比较P<0.017

3 讨论

基频是声带周期性振动的最低固有频率，反映听感知上音调的高低，其主要与声带的长度、张力和质量等物理特性有关[4]。冯彦等发现声带息肉、喉癌和正常人三组间F0差异无统计学意义，但声带息肉和喉癌患者的F0较正常成人有一定的降低[5]，这与本研究四组间F0无显著差异的结果一致。声带病变导致其有效振动长度、张力及质量发生变化，而这种复杂多样的改变致使F0波动范围在正常声带及各种病变声带组织间出现重叠，导致F0在声带疾病诊断中的应用价值明显降低。

基频微扰和振幅微扰表示声波相邻周期之间基频和振幅的微小变化，分别反映声音的嘶哑及粗糙程度，是反映声带不规律性振动的有效指标。嗓音微扰与声带振动的规律、振幅、粘膜波、声门闭合状态密切相关，频率和强度变化也会对微扰产生影响[6]。本研究中三组病例组患者此两项指标较正常组均不同程度增高，病例组间比较jitter和shimmer差异显著，组间排序由小到大依次为正常组、声带息肉组、声带白斑组、喉癌组，说明声带息肉、白斑、喉癌患者的嗓音质量依次降低。病态嗓音的声学特征为频率及振幅扰动增加，噪声成分增加，这与声带增生组织影响声带节律性振动及有效闭合有关。三组病例组患者声带增生病变程度依次增加，声带息肉的病变范围局限于固有层内，声带及嗓音损害较轻；而喉癌除原位癌之外，其病变范围常超出固有层，多侵及声带黏膜下中层、深层、肌层甚至喉关节，从而更多地引起声带质地及弹性的改变，对声带及嗓音造成的损害范围及程度远远大于声带息肉[7]；声带不典型增生的病理改变程度介于良恶性之间，因此嗓音质量亦介于良恶性病变之间。

徐洁洁等[1]研究显示声带良性病变患者shimmer值改变较jitter明显，而声带恶性病变患者jitter值则发生明显变化，本研究结果与其一致，声带息肉患者shimmer异常检出率可达86.96%(40/46)，而jitter异常者只占34.78%(16/46)左右，均值较正常值均升高1.5～2倍左右；喉癌患者jitter平均值较正常者高出7.5～8倍，shimmer较正常者高出约3～3.5倍；声带白斑患者jitter和shimmer分别高出正常者4.5～5和2～2.5倍(表1)，说明声带病变较浅时主要影响声带振动幅度，体现在声学分析上就是shimmer变化较明显；当病理改变逐渐向深层侵犯时便会影响声带振动频率，则jitter出现明显异常。因此可借助观察jitter值的变化规律推测声带病变程度，动态观察声带病变发展趋势。

噪谐比是声带振动周期中噪声成分与谐音成分之比，是评价声音嘶哑的重要客观指标[8]，该值越大说明噪声成分越多，越小说明谐音成分多。本研究结果显示NHR在正常对照组、声带白斑组、息肉组、喉癌组间依次升高，表明声带白斑患者嗓音中噪声成分最少，喉癌最多，声带息肉介于两者中间。这是因为NHR与声门闭合程度有关，声带白斑病变声带的表面相对平整，声门闭合较好；而息肉和喉癌病变一般呈外生性生长，易造成声门闭合不良，喉癌患者尤其严重。目前认为jitter、shimmer及NHR是客观量化分析嗓音质量的有效和可靠的重要指标[9]。

MPT与肺活量和声门闭合程度相关；发声效率是声能与空气动力能的商，可间接反映喉功能[10]。有研究认为MPT与喉及气道阻力呈负相关[11]，气道阻力较高者MPT降低。本研究组间MPT和VE比较差异显著，其值随病变程度加重而降低，声带息肉患者MPT最长，发声效率最高；喉癌患者MPT最短，发声效率最低；声带白斑患者居于两者间。但由于很多声带病变患者的VE值处于正常范围且个体差异大，尤其是声带息肉患者一半以上VE均正常，故VE用于病情评估的准确性偏低。

平均气流率(MFR)是指发声时单位时间内通过声门的气流量，与声门闭合程度有关[12]。声门下压(SGP)是指肺内气压到达声门下的压力，是空气动力学研究最多的指标之一，能反映喉功能状态，与音频、音强及声门闭合程度相关[13]；临床上可通过测试口腔内压力间接测试声门下压力[14, 15]。本研究结果显示声带白斑、声带息肉、喉癌患者的MFR、SGP依次升高；MFR与声门闭合程度成反比，喉癌病变一般表现为菜花样外生形肿物，严重时侵犯声带肌，导致声门闭合极不严密，因此MFR最高；声带白斑病变侵犯深度虽较息肉更深，但其表面平坦，声门闭合较好，MFR较低；声带息肉居于两者之间。SGP与声强有关，声带病变越重，患者声嘶越重，声强越高，发声所需的SGP也越高；声带外生性病变引起声门闭合不全，导致SGP明显高于正常[16]，是因为患者需要增加SGP来补偿声门漏出的气体。声门阻力(GR)是SGP与MFR的商，病态嗓音的声门阻力常超出正常范围[6]，本研究显示声带息肉和喉癌患者间GR无显著差异，虽然两者声门闭合不全程度不同，但SGP、MFR变化幅度与声门闭合程度相一致，而GR又是由以上两项指标换算得出，故GR差异不显著；声带白斑患者声门闭合较好，因此与声门闭合程度有关的指标MFR、SGP、GR均接近正常，与正常组比较差异不显著，而与声带息肉组、喉癌组比较各指标均差异显著。

研究发现各类嗓音疾病患者MFR、SGP和MPT差异显著且个体变异性较小，适用于临床评估，而GR和VE差异不显著，个体变异性大，削弱了其在临床评估中的作用[3]。黄永望等[17]研究得出基频微扰、振幅微扰的稳定性处于可接受范围，振幅相关指标比基频相关指标可靠性更高。结合本研究结果，用jitter、shimmer、NHR、MPT、MFR、SGP进行嗓音定量评估价值较高，依据其变化趋势可大致判断声带病变程度，有助于声带息肉、声带白斑及早期声门型喉癌的诊断及治疗前后的疗效评估。