痉挛型脑瘫患儿不同语句的音高特征研究△

潘雨晨 肖永涛,2

脑瘫全称小儿脑性瘫痪，是发育中的胎儿或婴幼儿由于多种因素导致的脑部非进行性损伤综合征，常表现为中枢性运动和姿势发育障碍、活动受限，其中痉挛型脑瘫是临床上最常见的类型，发生率可达60%～78%[1]。患儿因语言相关区域受损，约70%～80%存在不同程度的语言障碍[2]，表现为构音不清或流畅度低，此外脑瘫儿童常常会出现音调障碍和语调异常[3～6]。语调作为语句的总体轮廓变化是通过整句话音高的升降来表达语气和情感，还能起到一定的语义表达作用[7]。脑瘫儿童的语调异常会对沟通能力产生不利影响，并限制他们的职业、教育和社会参与[8]，可能会降低其生活质量。王勇丽[9]等发现痉挛型脑瘫儿童声调控制能力也存在障碍；声调也是通过音高及其变化起到辨别意义的作用，与印欧语系不同，汉语普通话是一种声调语言[10]，故本研究以常见的痉挛型脑瘫儿童为对象，选择在日常生活中儿童经常接触的四种不同声调的陈述句和疑问句作为测试材料，选取平均言语基频(MSFF)、半音值、基频动态范围(F0 range)这3个音高特征指标，对比痉挛型脑瘫儿童与正常儿童不同语句的音高特征，为其语言康复提供参考。

1 资料与方法

1.1研究对象及分组 选取15例痉挛型脑瘫儿童作为脑瘫组，男9例，女6例，年龄均为5岁。纳入标准：①符合2015年中国脑瘫康复指南诊断及分型(痉挛型)诊断标准，GMFCS为I-II级；②学龄前儿童；③具备简单复述能力，能复述至少5个字长的语句，且配合良好；④无听觉障碍、视觉障碍，无口腔、咽喉影响言语嗓音功能的疾病。所有受试者均由监护人签署同意书。

选取15例年龄和性别相匹配的正常发育儿童(TD)作为对照组，无智力、听力、视力障碍疾病，无口腔、咽喉影响言语嗓音功能的疾病。

1.2测试材料及设备 本测试采用自编的8句测试语料(表1)，分为陈述语调和疑问语调，每种语调包含一声、二声、三声、四声调各一句。考虑到儿童实际能力，语料设计成句长为5个字的主谓宾结构的简单句，内容选择生活中的常用词，尽量浅显易懂，且句中不涉及语气代词、语气助词，以避免其对语调走势的干扰。陈述语调句子的整体音高是稳定的，而疑问语调在句子结尾处呈现出升调模式，力求仅通过音高变化来表达语调。本研究材料由两名从事言语康复十年以上的专家进行审查，并进行了信效度检验(α=0.876)，符合研究要求。

表1 自编四声调陈述句及疑问句测试语料

测试设备：笔记本电脑；带有专业麦克风和低通滤波器的实时言语测量仪(Dr.SpeechTM, 泰亿格电子上海有限公司)，采样频率为11 025 Hz，滤波截止频率为20 kHz，增益为25 dB。

1.3测试方法

1.3.1录制语料 由普通话水平为一级甲等的专业人员按照相应的语调要求进行语料录制，声强为65～70 dB SPL，语速均匀正常。录制完成后，对语料进行检验和筛选，选取5例听力正常的成年大学生聆听录音并判断语调类型，正确率应达到98%以上。

1.3.2测试方法 测试在相对安静的环境下(背景噪声在30 dB A以下)进行。首先让受试儿童熟悉环境和测试者，测试者向其示范测试方法，儿童了解测试的具体要求后再进入正式测试。测试声源置于受试者正前方一米左右，播放录制的语句材料，播放结束后要求受试者模仿复述，麦克风倾斜45°角,麦克风距离受试者口部5 cm，用实时言语测量仪软件将复述内容录制下来，此测试过程重复3遍。分析语音文件获得基频动态范围、平均言语基频、半音(St)值，基频转换为半音的公式：st=12*lg(f/fr)/lg2(f为需转换的频率，fr为参考频率：女性64，男性55)。然后播放受试者的复述录音，由3名听力正常的成年大学生判断语调类型，分别计算两组儿童的语调正确率。

1.4统计学方法 采用SPSS 24.0对数据进行统计学分析，比较两种儿童不同语调的正确率和声学特征。痉挛型脑瘫儿童与正常儿童不同语调的声学特征满足正态分布，采取2×2×3三因素混合实验设计,其中儿童类型是被试间变量,包括脑瘫组与正常组；语调和声调类型为被试内变量,语调包括陈述语调和疑问语调两个水平，声调包括四个水平(一声、二声、三声、四声调)；因变量为基频动态范围、平均言语基频以及半音值。两组儿童的语调表达正确率为非正态分布，采用非参数检验进行分析。

2 结果

2.1两组儿童平均言语基频 两组儿童不同语调下的基频、基频语调和半音值见表2，其比较结果见表3，可见，儿童类型对平均言语基频存在极显著主效应(P<0.01),表现为痉挛型脑瘫儿童的平均言语基频低于普通儿童。声调和儿童类型存在显著交互效应(P<0.05)，表现为脑瘫组内的一声调显著低于二声调、三声调，而正常组内不同声调间无显著差异，且一声、二声、四声调下正常组高于脑瘫组，差异有统计学意义(P<0.05)。

表2 脑瘫组和正常组儿童不同语调下陈述句和疑问句的基频、基频范围及半音值

表3 两组儿童平均言语基频、基频动态范围、半音值的方差分析

声调对基频动态范围有极显著主效应(P<0.01)，最低为一声，二声和三声次之，四声最高，二声与三声间无显著差异。声调和儿童类型有极显著交互作用(P<0.01)，表现为正常组内从低到高为一声、二声、三声、四声，而脑瘫组内最低为一声，三声次之，二声和四声最高，二声和四声间无显著差异；其次不同声调下存在显著的组间差异，现为脑瘫组在一声调和二声调下高于正常组，而在四声调下低于正常组。

此外声调和语调存在极显著的交互效应(P<0.01)，多重比较发现，陈述句最低的声调为一声，二声次之，三声和四声最高，三声和四声间无显著差异；疑问句从低到高为一声，二声和三声次之，四声最高，二声和三声间无显著差异。而一声调下陈述句显著高于疑问句，二声调下陈述句显著低于疑问句。

声调、语调、儿童类型也存在极显著的交互效应(P<0.05)，多重比较发现，声调和语调的交互效应在不同组别中具有显著性，正常组中，两种语调都存在声调间显著差异，而同一声调下不同语调间不存在显著差异；在脑瘫组中仅疑问句的不同声调间存在差异，从高到低为四声、三声、一声、二声；其次脑瘫组在同一声调下存在显著语调间差异，表现为一声下陈述句大于疑问句，四声下疑问句小于陈述句。此外声调和组别的交互效应在不同语调下存在显著性，陈述句中，同一声调下存在显著组间差异，表现为一声和二声下，脑瘫组大于正常组，而同一组内不存在声调间差异；疑问句中，同一声调下也存在显著组间差异，表现为一声和二声下，脑瘫组大于正常组，四声下脑瘫组小于正常组，而组内也不存在声调间差异。

从半音值看，仅儿童类型对半音值存在显著的主效应(P<0.05)，表现为脑瘫组低于正常组。

2.2语调表达正确率 两组儿童的疑问句语调表达正确率均较低，正常组为50%，脑瘫组为25%，差异无统计学意义(Z=0.051,P>0.05)。然而正常儿童组陈述句的准确率可达100%，而脑瘫组为75%，脑瘫组明显低于正常组(Z=0.010,P<0.05)。

3 讨论

本研究的目的是通过与年龄相匹配的正常儿童相比，以获得痉挛型脑瘫患儿不同语句的音高特征，结果发现脑瘫儿童的平均基频低于正常儿童，这与先前的研究结果不一致，大多数学者提出由于全身性痉挛和肌肉紧张，脑瘫患者通常音调较高[11, 12]。F0易受年龄、性别、情绪状态、喉部肌肉活动以及声门下压的影响，例如男性的基频值通常低于女性，成人通常低于儿童[13, 14]。胡金秀[15]等发现脑瘫患者的高音调是在学龄期或者青春期，而本实验对象为5岁的学龄前儿童，喉部尚未发育成熟，声带较短，粘膜较薄，基频通常高于学龄期或者青春期。但是脑瘫儿童的生理呼吸功能和言语呼吸功能均明显弱于正常发育儿童[16]，且患者在尝试完成测试任务时可能出现情绪紧张，并伴有明显的运动障碍导致其声带拉伸困难，无法实现较高的基频，导致其基频比正常儿童低。本研究半音值的结果也证实了以上观点。半音值是将基频转换为对数，反映了音高的心理感受，能进一步减小个体差异对数值的影响[17]，但本研究结果中半音值仍有显著组间差异，说明脑瘫儿童平均音高低于对照组。

汉语普通话的声调是可以区分音节意义的音高，赵元任用五度制声调符号来表示四个声调的轮廓变化，从一声调到四声调的相对调值分别为是55、35、214、51[9]。本研究发现不同声调的音高变化不同，脑瘫儿童的声调控制能力与正常儿童存在差异，表现为脑瘫组一声调的平均音高显著低于二声调、三声调，脑瘫组在一声调和二声调下音高变化大于正常组，而在四声调下音高变化小于正常组。由于一声调为平调，受试者需要努力维持音高稳定，而本实验中脑瘫儿童的平均音高较低，故与组内需要音高变化的二声、三声调相比，其平均音高较低。但与正常儿童相比，痉挛型脑瘫儿童大脑皮层运动区和锥体束受损，表现为肢体痉挛，随意运动能力低下，累及言语的产生，可能无法维持稳定发音[18]。其次二声调作为单维度的上升音，需通过改变喉部肌肉的激活水平，增加声带的张力，同时增加气流量，提高声门下压，以实现音高上升模式，是相对较困难的具有目的性的生理过程[18]。故脑瘫儿童在完成一声和二声调的产出时，可能难以应对发音需求的增加，肌肉紧张，导致音高变化大于正常儿童。而四声调为单维度的降低，发音难度较小，脑瘫儿童在其低音调基础上进一步降低音调，所需的音调变化范围较小，故在四声调时音高变化低于正常组。

本研究结果还显示声调会影响不同语调产出的音高变化，陈述句的音高变化范围最低为一声，二声次之，三声和四声最高，且三声和四声间无显著差异；疑问句从低到高为一声，二声和三声次之，四声最高，二声和三声间无显著差异。这是因为本研究中陈述句总体音调变化平稳，为了与陈述语调相区分，在呈现疑问语调时会提高句末音高。一声调作为平调，与陈述句语调走势一致，故陈述句一声调音高变化最低；而四声调为单维降调，与疑问句语调走势相反，表达疑问句时需要更大的音高变化幅度以对抗声调对语调的影响，故疑问句的四声调音高变化最大。

基频动态范围是反映语调掌握水平的重要声学指标，即使是轻度的脑瘫患者也可能难以控制语句的整体音高变化，本研究方差分析显示声调、语调和儿童类型对基频动态范围存在显著的交互效应，说明不同声调、语调和儿童自身状况都会对语句音高变化产生影响。结合听者的识别率情况，疑问句的表达正确率无显著组间差异，正确率均较低，正常儿童的正确率也仅为50%，而陈述句正常儿童表达正确率为100%，显著高于脑瘫组。由此可见两组儿童疑问句掌握情况低于陈述句，脑瘫儿童还存在一定程度的陈述语调表达障碍，造成听者识别困难。儿童语调的发展是一个循序渐进的过程[19]，本研究受试对象的语调表达能力仍处在发展阶段，并且生活中疑问句的使用频率有限，故疑问语调掌握程度不及陈述语调。其次组内比较发现，正常组陈述句和疑问句的基频动态范围在不同声调间的差异有统计学意义，而脑瘫组陈述句不同声调间无显著差异，且在一声调下，脑瘫组陈述句音高变化大于疑问句，二声调下陈述句小于疑问句，而三声和四声调下语调间不存在显著差异，结合语调识别正确率可以发现，脑瘫儿童区别陈述语调和疑问语调存在一定障碍，并且易受到声调的干扰。语句的正确表达需要足够的语调和声调控制能力，语言发育迟缓是脑瘫患儿常见的并发症之一，其语言的输入输出和中枢处理过程受损，语调和声调线索提取能力落后于正常儿童[20]。陈述语调要求整体音高变化平稳，而不同声调的音高变化模式不同，脑瘫患者的神经病变影响了与语音产生过程相关的肌肉，出现发声肌群协调障碍，且构音器官运动的灵活性较差，因此基频变化的控制能力较差，可能无法维持正确语调和声调。由此可见，与正常儿童相比，脑瘫儿童在控制不同语句的音高变化范围上存在显著缺陷。

综上所述，本研究发现痉挛型脑瘫儿童对不同语调的产出存在障碍，同时脑瘫儿童对陈述句的掌握程度明显低于正常儿童，主要表现为音高变化控制存在缺陷，无法维持发音要求，且受到声调的影响。因此，建议在对痉挛型脑瘫患儿进行语调训练时，可以采用由易到难、由陈述语调到疑问语调的原则，采用不同声调的语料，重点关注音高变化控制训练。