舌癌术后患者口腔共鸣与元音声学特征分析*

袁冯 梁悦悦 白雅雯 宋驰 张晨晨 张凯

头颈部诸多解剖结构作为终端效应器,共同参与语音的直接调控,口腔是最重要的共鸣和构音调节器官,其中舌对发音起到重要作用[1]。舌癌是口腔颌面部最常见的恶性肿瘤,手术是其主要治疗方式。术后由于舌部和/或口底组织肌肉、神经的损伤、缺失及修复重建后解剖结构的改变等,患者常有语言功能障碍。正常的口腔共鸣和元音产出是保证构音准确的前提[2]。目前通常使用元音共振峰及其相关的客观声学指标判断构音障碍患者的口腔共鸣及元音产出特征[3,4],包括第一共振峰(F1)、第二共振峰(F2)、构音运动类参数、元音集中类参数等。目前,我国对口腔癌术后患者语音评估的研究较少。本研究选取元音共振峰、构音运动类及元音集中类参数作为测量指标,探讨口腔癌术后患者口腔共鸣情况和元音声学特征,为患者术后功能评估和康复治疗提供参考。

1 资料与方法

1.1研究对象及分组 选择2021年6月至2022年5月在蚌埠医学院第一附属医院口腔颌面外科手术治疗的舌鳞状细胞癌患者41例,其中男32例,女9例,年龄28～74岁,平均50.47±11.28岁;所有患者术前均经病理诊断为舌鳞状细胞癌。根据手术切除部位和修复与否分为:半舌修复组11例,包括前臂游离皮瓣修复5例、股前外侧皮瓣修复4例、腹部皮瓣修复2例;半舌拉拢缝合组10例,这两组患者均为单侧舌缘至舌中线部分切除,未过舌中线,不包括舌根;舌根口底修复组20例,舌根、口底组织及两者同时切除,均行游离皮瓣修复,包括前臂游离皮瓣修复10例,股前外侧皮瓣修复4例,腹部皮瓣修复2例,腓骨肌皮瓣修复4例。术后半年录音评估语言功能。同期纳入健康陪护20例为对照组,其中男15例,女5例,年龄30～73岁,平均51.74±13.46岁。各组年龄及性别差异无统计学意义(P>0.05)。所有研究对象均智力正常,无中枢神经系统疾病,无唇腭裂、无明显听力障碍、无严重牙合畸形,近2周内无感冒等上呼吸道感染症状、无长期吸烟、饮酒史,会说普通话。本研究取得蚌埠医学院第一附属医院伦理委员会批准,所有受试者均签署知情同意书。

1.2研究方法

1.2.1语音信号录入 采用上海慧敏医疗器械有限公司生产的构音语音测量与训练仪,在蚌埠医学院口腔颌面外科语音康复室由一名语音治疗师采集语音样本,环境噪声<40 dB A,采样频率44 100 Hz,滤波20 kHz,LPC阶数为14。录音前,由语音师带读/a/、/i/、/u/三个元音,待受试者熟悉后进行录音。录音时上身挺直,头颈部放松,口唇距麦克风10 cm,每个音录三遍,每遍持续3 s以上,通过线性预测谱提取/a/、/i/、/u/的第一共振峰(F1)、第二共振峰(F2),取三次录音的平均值。

1.2.2元音产出特征 根据每个单元音F1和F2,计算元音声学参数,包括表达元音运动范围的下颌距、舌距和F2i/F2u,表达元音集中程度的元音清晰度指数(vowel articulation index,VAI)和共振峰集中率(formant centralization,FCR)。计算公式如下:

下颌距(△F1)=F1a-F1i[5]

舌距(△F2)=F2i-F2u[5]

F2i/F2u=F2i÷F2u[6]

VAI=(F2i+F1a)/(F1i+F1u+F2u+F2a)[7]

FCR=(F1i+F1u+F2u+F2a)/(F2i+F1a)[8]

其中,F1a是指/a/音的第一共振峰;F2a是指/a/音的第二共振峰。/i/、/u/同/a/。

2 结果

2.1各组人群口腔共鸣指标比较 各组患者口腔共鸣指标结果见表1。单因素方差分析结果显示:各组患者/a/音F1、F2差异均无统计学意义(P>0.05),各组患者/i/音、/u/音的F1、F2差异均有统计学意义(P<0.05),进一步采用LSD法进行两两比较,结果显示:半舌拉拢缝合组、舌根口底修复组/i/音的F1均明显高于正常组,舌根口底修复组/i/音的F1明显高于半舌修复组;舌根口底修复组/i/音的F2均明显低于正常组、半舌修复组、半舌拉拢缝合组;半舌拉拢缝合组、舌根口底修复组/u/音的F1、F2值均明显高于正常组、半舌修复组,差异均有统计学意义(P<0.05)。

表1 各组患者口腔共鸣指标比较

2.2各组人群元音特征指标比较 各组患者元音特征指标结果见表2。单因素方差分析结果显示,各组患者下颌距、舌距、F2i/F2u、VAI、FCR差异均有统计学意义(P<0.05),进一步采用LSD法进行两两比较,结果显示,舌根口底修复组舌距、F2i/F2u、VAI均明显低于正常组、半舌修复组,FCR均明显高于正常组、半舌修复组,舌距、VAI均明显低于半舌拉拢缝合组,FCR明显高于半舌拉拢缝合组;半舌拉拢缝合组舌距、F2i/F2u、VAI均明显低于正常组,FCR明显高于正常组,半舌拉拢缝合组F2i/F2u、VAI均明显低于半舌修复组,FCR明显高于半舌修复组,舌根口底修复组下颌距明显低于正常组,差异均有统计学意义(P<0.05)。

表2 各组患者元音特征指标比较

3 讨论

言语的产生是通过呼吸系统、发声系统和构音系统的协调运动来完成的[9]。气体有规律地随呼气运动从呼吸系统排出,形成气流,当气流到达发声系统的声门处时,被转变成一系列的脉冲信号,当脉冲信号通过咽腔、口腔、鼻腔等构音系统时,会产生不同的共鸣,形成具有适当形态的声波,最终由口、鼻发出而产生言语。正常的共鸣是语音正常产生的基础,舌是最主要的共鸣器官[2]。舌在口腔内的前后上下运动改变了共鸣腔的形状,从而发出不同的元音。元音舌位模型理论指出:F1与舌位高低密切相关,舌位越高,F1越低;F2与舌位前后密切相关,舌位越靠前,F2就越高[10]。任何舌部肿瘤及相关手术治疗都会对舌的形态、运动造成影响,使共鸣腔体积异常,言语聚焦点出现偏差,会导致构音障碍[11]。

3.1舌癌术后F1、舌体上下运动及开合功能分析 本研究结果显示:半舌拉拢缝合组、舌根口底修复组/i/音、/u/音的F1均明显高于正常组,且半舌拉拢缝合组/u/音的F1及舌根口底修复组/i/音、/u/音的F1明显高于半舌修复组;差异均有统计学意义(P<0.05)。可能因为/i/、/u/均是舌高位音,发音时舌体需紧张上抬,舌癌术后由于舌内肌及部分腭舌肌、茎突舌肌等肌肉的缺失,舌下神经受损,疤痕牵拉、缝合限制等因素,引起舌体上抬受限。这一现象在舌根口底修复组及半舌拉拢缝合组术后患者表现较为严重。而半舌修复组与正常组无明显差异。下颌距的定量测量可以反映产生言语过程中下颌的运动范围,对构音异常的定量评估起重要作用[11],用F1a和F1i的差值表示。本研究中舌根口底修复组下颌距明显低于正常组,差异有统计学意义(P<0.05)。可能因为病灶累及口底时,手术引起下颌舌骨肌、二腹肌等开口肌群及舌下神经缺失损伤最为严重所致。

3.2舌癌术后F2及舌体前后运动功能分析 /i/是舌前位音,/u/是舌后位音,发音时舌体需分别前伸、后缩。舌根口底修复组患者F2i显著低于正常人和半舌组,说明舌根口底修复组患者发/i/音时,舌位明显靠后,舌体向前运动障碍;舌根口底修复组和半舌拉拢缝合组F2u均显著高于正常组和半舌修复组,说明这两组患者发/u/音时,舌位明显靠前,舌体向后运动障碍。即舌根口底修复组术后患者存在舌体前、后运动双向障碍,半舌拉拢缝合组术后患者存在舌体向后运动单向障碍,而半舌修复组术后患者无明显舌体前、后运动障碍。舌距反映构音器官前后运动时的变化范围[12]。Sapir等[6]认为,使用比值的形式能够更准确地反映构音器官的运动范围。F2i/F2u减小说明构音运动不足(articulatory undershoot)。本研究显示,舌根口底修复组患者术后舌距、F2i/F2u下降最为显著。在半舌组中,拉拢缝合患者舌距低于修复组,无显著性差异,但其F2i/F2u显著低于修复组,提示舌根口底修复组术后患者舌体前后运动范围下降最为严重。在半舌组中,拉拢缝合组较修复组存在明显构音运动不足,采用F2i/F2u进行评估,可能更为敏感。以上结果可能因为手术不可避免地导致部分舌内肌群及颏舌肌等舌外肌的缺失,舌下神经受损,疤痕牵拉等原因引起。尤其累及口底的游离皮瓣移植修复术后,患者的舌颌沟缺失,口底软组织延展性受限,导致舌体前后运动障碍最为明显。

3.3舌癌术后元音集中类参数分析 VAI[13]表示受损元音的清晰情况,构音障碍患者的元音集中程度可通过VAI[7]测量。FCR表示元音集中的程度。VAI和FCR是两个新元音声学指标,随着元音共振峰的集中化,VAI减小而FCR增加,优势在于受不同说话者的语音变异性的影响较少[14]。Skodda等[7]研究发现在评估元音发音异常方面VAI优于元音空间面积(VSA)。Sapir等[14]研究表明FCR能有效识别正常语音和构音障碍。葛胜男等[4]研究发现帕金森病组VAI极显著小于正常对照组,FCR极显著大于正常对照组。本研究显示:舌根口底修复组患者较正常组、半舌修复组和半舌拉拢缝合组VAI均显著减小,FCR均显著增大;可能因为舌根口底修复组患者的构音运动范围减小最为严重,言语聚焦点出现明显移位,元音发音呈现集中化的趋势,元音清晰度和言语可懂度下降。半舌拉拢缝合组较正常组、半舌修复组VAI均显著减小,FCR均显著增大;分析原因可能因为皮瓣修复可以有效减轻术后疤痕,而拉拢缝合组患者疤痕较强的抗拉力,导致元音的发音较修复组更为集中,元音清晰度下降。

综上所述,舌根口底修复组术后患者口腔共鸣及元音清晰度问题最为突出,半舌拉拢缝合组术后患者次之,半舌修复组无明显口腔共鸣及元音清晰度问题。临床中应加强舌根口底修复组术后及半舌拉拢缝合组术后患者语音康复训练。通过对舌癌术后患者的元音声学特征进行客观评估,能够对主观评估中人为因素误差进行补充。今后将不断扩大样本进一步研究舌癌术后患者其他声学分析指标,为患者言语康复提供更多参考依据。