음향학적 분석을 통한 뇌성마비 아동의 호흡 및 구강 운동 전.후 치료 효과 The Effect of the Treatment on the Pre- and Post Respiration and the Oral Motor for Children with Cerebral Palsy by Acoustic Analysis원문보기
The purpose of this study was to find out the acoustic variation on the pre-and post respiration and oral motor for children with cerebral palsy. Five children with spastic CP at the age of 6 in average were practiced by a caregiver at home each for 25 minutes, in total, 45 times. The sustained of v...
The purpose of this study was to find out the acoustic variation on the pre-and post respiration and oral motor for children with cerebral palsy. Five children with spastic CP at the age of 6 in average were practiced by a caregiver at home each for 25 minutes, in total, 45 times. The sustained of vowel /a/ and vowels /a/, /i/, /u/, /e/, /o/ were recorded on CSL and MDVP and analyzed by acoustic parameters. As a result, the maximum phonation time(MPT) was increased from 2.06 to 6.31 and the formant of vowels(F1, F2, F3) had significant differences in F1(/a, i/), F2(/i.u.o/), and F3(/a/) between the controls and the children with CP in pre-treatment. The total average value of vowels had significant differences between the pre-and post-treatment (p< .05). The energy of vowels had significant differences in the vowels /i, u, e, o/ and the total average value between the pre-and post-treatment(p< .001). The jitter percent, shimmer percent, and noise to harmonic ratio had significant differences between the pre-and post-treatment(p< .05). As the respiration and the oral motor improved MPT, voice quality, and articulation of vowel, and the variation of the formant(F1, F2, F3) showed the changes in the shape of lips, the place and the height of the tongue, the various development of therapy programs and the consistent intervention of treatment is needed for the children with cerebral palsy.
The purpose of this study was to find out the acoustic variation on the pre-and post respiration and oral motor for children with cerebral palsy. Five children with spastic CP at the age of 6 in average were practiced by a caregiver at home each for 25 minutes, in total, 45 times. The sustained of vowel /a/ and vowels /a/, /i/, /u/, /e/, /o/ were recorded on CSL and MDVP and analyzed by acoustic parameters. As a result, the maximum phonation time(MPT) was increased from 2.06 to 6.31 and the formant of vowels(F1, F2, F3) had significant differences in F1(/a, i/), F2(/i.u.o/), and F3(/a/) between the controls and the children with CP in pre-treatment. The total average value of vowels had significant differences between the pre-and post-treatment (p< .05). The energy of vowels had significant differences in the vowels /i, u, e, o/ and the total average value between the pre-and post-treatment(p< .001). The jitter percent, shimmer percent, and noise to harmonic ratio had significant differences between the pre-and post-treatment(p< .05). As the respiration and the oral motor improved MPT, voice quality, and articulation of vowel, and the variation of the formant(F1, F2, F3) showed the changes in the shape of lips, the place and the height of the tongue, the various development of therapy programs and the consistent intervention of treatment is needed for the children with cerebral palsy.
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문제 정의
본 연구에서는 뇌성마비 아동의 호흡과 발성, 모음 조음의 음향학적 변화를 알아보기 위해 호흡 및 구강 운동 프로그램을 보호자 교육을 통해 가정에서 실시하게 하고 뇌성마비아동의 치료 전과 후, 정상 아동과 비교하였으며 그 결과는 다음과 같다.
본 연구에서는 뇌성마비 아동의 호흡과 발성, 모음의 조음을 개선시키기 위해 호흡 및 구강 운동을 보호자에게 교육 시킨 후 가정에서 실시하게 하였으며, 컴퓨터 음향분석기를 사용하여 치료전· 후의 음향학적 변화를 정량적으로 평가하고 그 결과를 뇌성마비아동에 대한 가정치료의 중요성을 인식하는 자료와 언어 치료 프로그램 개발에 필요한 기초 자료로 제공하고자 한다.
가설 설정
(3) 입으로 숨을 급히 들이쉬고 입으로 숨을 길게 내쉰다.
2) 숫자를 셀 동안 숨을 멈추고 있는다.
3) 입 가장자리 쪽으로 뺨을 쓰다듬는다.
제안 방법
2007 년 8 월 14 일부터 10 월 4 일까지 전체 8주간으로 호흡 및 구강 운동 프로그램을 보호자(어머니)에게 매 회 30 분씩 5 회기 동안 개별 교육하였다. 치료는 각 가정에서 보호자가 뇌성마비 아동에게 매일 25 분씩 45 회 실시하였고, 초기 2 회는 치료사의 지도하에 실시하였다.
CSL을 이용하여 최대발성지속시간(ms) : 모음 /a/와 모음 포먼트(F1, F2, F3)(Hz) : 모음 /a/, /i/, /u/, /e/, /o/. 5 개 모음과 음성에너지(dB)를 구하였다. MDVP에서는 Jitter(%), Shimmer(%), NHR(%) 값을 구하였다.
5 개 모음과 음성에너지(dB)를 구하였다. MDVP에서는 Jitter(%), Shimmer(%), NHR(%) 값을 구하였다.
뇌성마비 아동의 음질 평가는 MDVP model 5105(Kay Elemetrics, USA, 1993)를 사용하여 연장 모음 /a/를 발화하게 하고, 표본율(Sampling rate) 50 KHz로 선택 한 후 음성 파일로 저장하였으며 발성의 강도가 관찰되는 시작과 끝부분 중 안정화된 중간 부분의 음성 값으로 분석하였다. 음성 자료 수집 시 AKG C410 Head-held 콘덴서 마이크(AKG, Vienna, Austria)를 사용하였으며 대상 아동의 입으로부터 측면 아래쪽 5 cm 떨어진 곳에 고정하였다(Winholtz & Titze, 1997).
뇌성마비 아동의 호흡과 발성, 모음의 조음을 개선시키기 위한 호흡 및 구강 운동 프로그램은 Rood(1962)의「Rood Approach」 와 Burditt(1996)의 「Oral Sensory & Motor Treatment」 에서 제시한 구강 운동 기능 향상 기법 중 구강 안면에 대한 촉각 자극 및 구강 운동(혀, 입술, 턱) 기능을 증가시키는 활동과 윤병완(1992)의 뇌성마비 언어장애와 치료 에서 호흡 기능을 증가시키는데 필요한 치료 활동을 선정하여 구성하였다.
대상 아동의 호흡과 발성, 모음의 음향학적 특성을 알아보기 위해 별도의 치료를 하지 않은 상태에서 뇌성마비 아동과 정상 아동의 음성 자료를 녹음하였으며, 호흡 및 구강 운동 프로그램을 실시한 후에 뇌성마비 아동의 음성 자료를 녹음하였다.
최대발성지속시간은 연장 모음 /a/를 최대한 길게 발성하게 하여 3 회에 걸쳐 반복 측정하였으며 최대 수행시간을 대상자의 산출 능력으로 측정하였다. 모음 포먼트(F1, F2, F3)와 음성 에너지(dB)를 측정하기 위해서는 단순 모음 /a/, /i/, /u/, /e/, /o/를 검사자가 먼저 개별 음으로 발음한 후 아동이 발화하게 하여 3 회 반복 측정하였으며 넓은 대역 스펙트로그램(Wide-band Spectrogram) 과 선형예측상관계수(Linear Predicting Coefficient)창에서 분석하였다. 실험 장비는 CSL model 4300B(Kay Elemetrics, USA, 1993)를 사용하였으며, 표본율(Sampling rate) 11025 Hz로 선택 한후 음성 파일로 저장하였다.
최대발성지속시간은 연장 모음 /a/를 최대한 길게 발성하게 하여 3 회에 걸쳐 반복 측정하였으며 최대 수행시간을 대상자의 산출 능력으로 측정하였다. 모음 포먼트(F1, F2, F3)와 음성 에너지(dB)를 측정하기 위해서는 단순 모음 /a/, /i/, /u/, /e/, /o/를 검사자가 먼저 개별 음으로 발음한 후 아동이 발화하게 하여 3 회 반복 측정하였으며 넓은 대역 스펙트로그램(Wide-band Spectrogram) 과 선형예측상관계수(Linear Predicting Coefficient)창에서 분석하였다.
2007 년 8 월 14 일부터 10 월 4 일까지 전체 8주간으로 호흡 및 구강 운동 프로그램을 보호자(어머니)에게 매 회 30 분씩 5 회기 동안 개별 교육하였다. 치료는 각 가정에서 보호자가 뇌성마비 아동에게 매일 25 분씩 45 회 실시하였고, 초기 2 회는 치료사의 지도하에 실시하였다. 보호자 교육 동안에는 대상 아동에게 프로그램을 실시하지 않았으며 치료사와의 언어 치료에서도 구강 운동과 호흡, 조음 치료는 실시하지 않았다.
대상 데이터
연구 대상은 김영태 · 신문자(2004)의 우리말 조음 · 음운평가 에서 모음 정확도가 30% 이하이고, 김영태(1994)의 구강 조음기관의 기능 선별검사 에서 입술, 혀, 턱 움직임의 수행이 30% 이하인 경직형 뇌성마비 아동 5 명(연령 범위 : 6 세∼6 세 5 개월)으로 00대학병원에서 주 1 회의 언어 치료를 받고 있는 남아 3 명과 여아 2 명, 동일 연령 범위에 있는 정상 아동 남아 5 명과 여아 5 명으로 하였으며 뇌성마비 아동의 특성은 다음과 같다().
음성 자료 수집 시 AKG C410 Head-held 콘덴서 마이크(AKG, Vienna, Austria)를 사용하였으며 대상 아동의 입으로부터 측면 아래쪽 5 cm 떨어진 곳에 고정하였다(Winholtz & Titze, 1997).
데이터처리
자료의 통계처리는 SPSS통계 프로그램(Version 12.0)을 이용하여 분석하였으며 집단 간 유의 검정은 맨 휘트니 검정(Mann-Whitney U-test)과 독립표본 t-검정(Independent sample t-test)방법을 사용하였고, 뇌성마비 아동의 치료 전 · 후의 변화는 윌콕슨 부호 순위 검정(Wilcoxon signed rank test)과 대응 표본 t-검정(Paired sample t -test)을 사용하여 비교하였으며, 모든 통계처리는 0.05% 유의수준에서 검정하였다.
이론/모형
모음 포먼트(F1, F2, F3)와 음성 에너지(dB)를 측정하기 위해서는 단순 모음 /a/, /i/, /u/, /e/, /o/를 검사자가 먼저 개별 음으로 발음한 후 아동이 발화하게 하여 3 회 반복 측정하였으며 넓은 대역 스펙트로그램(Wide-band Spectrogram) 과 선형예측상관계수(Linear Predicting Coefficient)창에서 분석하였다. 실험 장비는 CSL model 4300B(Kay Elemetrics, USA, 1993)를 사용하였으며, 표본율(Sampling rate) 11025 Hz로 선택 한후 음성 파일로 저장하였다.
성능/효과
뇌성마비 아동의 치료 전 최대 발성 지속시간은 2.06 초였으나, 치료 후에는 6.31 초로 증가하였고 치료 전과 후를 비교한 결과 유의한 차이가 있었다(p< .05).
뇌성마비 아동의 치료 전과 후의 모음 포먼트를 비교한 결과, 제 1 포먼트(F1)에서는 모음 /a, i/, 제 3 포먼트(F3)는 모음 /a/, /u/ 에서 유의한 차이가 있었고, 전체 포먼트 평균값에서는 치료 전에 비해 치료 후 감소하였으며, F1과 F3에서 유의한 차이가 있었다(p< .05).
뇌성마비 아동의 치료 전과 후의 음성 에너지(Energy)를 비교한 결과 치료 전에 비해 치료 후 평균값이 높아졌으며, 모음 /i/, /u/, /e/, /o/에서 유의한 차이가 있었다. 전체 에너지 평균값은 치료전 57.
뇌성마비 아동의 치료 전과 후의 주파수 변동률, 진폭 변동률, 소음 대 배음 비율을 비교한 결과 통계적으로 유의한 차이가 있었다().
둘째, 모음의 음색은 공명 기관에 해당하는 구강의 길이와 형태에 따라 공명 주파수에 해당하는 포먼트로 나타나며 제 1 포먼트와 제 2 포먼트의 주파수가 모음의 특질을 결정한다.
셋째, 뇌성마비 아동의 음성 에너지를 비교한 결과 치료 전(M±SD=57.2±4.7)에 비해 치료 후(M±SD=64.8±3.8) 평균값이 높아졌다.
제 1 포먼트(F1)는 치료 전과 후 모음/a, i/, 제 3포먼트(F3)는 모음 /a/, /u/ 에서 유의한 차이가 나타났으며, 뇌성마비 아동과 정상 아동을 비교한 결과에서는 치료 전 제 1 포먼트의 모음 /a, i/와 제 2 포먼트 모음 /i, u, o/, 제 3 포먼트의 모음/a/에서 유의한 차이가 있었다. 이러한 결과는 치료 전 뇌성마비 아동은 전설모음 /i/와 후설 모음/u/, /o/를 발음 하는데 어려움이 있었으나 치료 후 포먼트 F1, F2, F3값의 변화는 뇌성마비 아동의 입술 모양과 혀의 위치 및 높이가 변화되었다는 것을 나타낸다. 특히 F2의 모음 /u, o/의 변화는 원순모음 화가 되어 조음 장소가 뒤쪽으로 이동되고 음성관의 길이가 증가 하였다는 것을 나타내므로 이는 뇌성마비 아동의 호흡 및 혀, 입술, 턱과 같은 조음기관의 기능과 조절이 향상되어 발성 및 모음의 조음 능력이 향상된 결과로 보인다.
이러한 음질을 평가하기 위해 본 연구에서는 주파수변동률, 진폭변동률, 소음 대 배음의 비율을 비교하였으며 그 결과 치료 전 평균값은 정상 역치의 범위를 벗어났으나, 치료 후에는 진폭 변동률과 소음 대 배음 간 비율이 2.51±1.25%, 0.15±0.06%로 나타나 MDVP의 기준치(표화영·최홍식, 2001)내의 값을 나타냈다.
이상의 결과를 종합해 보면 호흡 및 구강 운동 프로그램을 실시 한 후 뇌성마비 아동의 호흡, 후두 조절 능력과 조음기관의 기능이 향상되어 최대 발성시간의 증가와 음성의 질적인 측면 및 모음의 조음이 향상되었다는 점을 알 수 있었다. 이는 가정치료가 아동의 치료에 효과가 있다는 Powell, Barlow & Cheshire(2006)의 연구 결과와 일치하므로 가정에서의 치료가 지속적으로 병행되어야 할 것이다.
뇌성마비 아동의 치료 전과 후의 음성 에너지(Energy)를 비교한 결과 치료 전에 비해 치료 후 평균값이 높아졌으며, 모음 /i/, /u/, /e/, /o/에서 유의한 차이가 있었다. 전체 에너지 평균값은 치료전 57.2 dB에서 64.8 dB로 증가되었으며, 통계적으로 유의한 차이가 있었다.
정상 아동과 비교한 결과 치료 전에는 모음 /i/와 전체 에너지 평균값에서 통계적으로 유의한 차이가 있었으며 치료 후에는 모음 / i, u, o/와 전체 에너지 평균값에서 유의한 차이가 있었다().
정상 아동과 비교한 결과에서는 치료 전 F1의 /a, i/, F2의 /i, u, o/, F3의 /a/에서 통계적으로 유의한 차이가 있었으며, F1(p< .05)과 F3(p< .01)의 전체 포먼트 평균값에서도 유의한 차이가 있었으나 치료 후와 비교한 결과에서는 통계적으로 유의한 차이가 없었다().
이러한 결과에서 보면, 본 연구에서도 제 1 포먼트와 제 2 포먼트의 평균값이 치료 전에는 정상 아동에 비해 높게 나와 선행 연구 결과와 일치 하였다. 제 1 포먼트(F1)는 치료 전과 후 모음/a, i/, 제 3포먼트(F3)는 모음 /a/, /u/ 에서 유의한 차이가 나타났으며, 뇌성마비 아동과 정상 아동을 비교한 결과에서는 치료 전 제 1 포먼트의 모음 /a, i/와 제 2 포먼트 모음 /i, u, o/, 제 3 포먼트의 모음/a/에서 유의한 차이가 있었다. 이러한 결과는 치료 전 뇌성마비 아동은 전설모음 /i/와 후설 모음/u/, /o/를 발음 하는데 어려움이 있었으나 치료 후 포먼트 F1, F2, F3값의 변화는 뇌성마비 아동의 입술 모양과 혀의 위치 및 높이가 변화되었다는 것을 나타낸다.
뇌성마비 아동의 치료 전과 후의 주파수 변동률, 진폭 변동률, 소음 대 배음 비율을 비교한 결과 통계적으로 유의한 차이가 있었다(<표 5>). 치료 전과 후의 주파수 변동률은 2.75%에서 1.30%로, 진폭 변동률은 5.73%에서 2.51%, 소음 대 배음 비율은 0.23%에서 0.15%로 감소하여 치료 후에는 정상 역치 범위 내에 있다.
후속연구
향후 연구에서는 뇌성마비 아동들 간의 장애 정도나 자세 긴장도에 따른 장애 유형이 매우 다양한데 뇌성마비 아동들 간의 자세 긴장도나 운동 능력을 고려하지 않고, 제한된 아동수로 인해 일반 화하기 어려워 다른 장애 유형에게 적용 하는 데는 제한점이 있으므로 각각의 장애 유형과 점진적인 아동의 구강 움직임의 발달에 따라 개별 아동에게 맞는 다양한 치료프로그램의 개발이 요구된다. 또한 뇌성마비 아동들에 대한 지속적인 치료를 위해 보호자의 꾸준한 노력과 치료사와 보호자의 긴밀한 협조가 이루어지도록 해야 하며, 보호자가 가정에서 실시할 수 있도록 치료 과정에 직접 참여 하게하여 배우게 하고 계속적인 피드백의 역할과 보호자 교육이 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
말소리는 어떻게 생성되는가?
말소리를 생성할 때는 충분한 흡기와 호기 운동이 적절히 조절되며, 필요에 따라 절제된 양의 호기에 의해 성대가 진동되고 이후 조음기관의 움직임으로 말소리 생성이 이루어진다. 이렇듯 말소리의 생성은 일차적으로 호흡에서 시작되며 흉곽의 크기, 대칭성, 안정성과 움직임의 발달에 크게 작용하는 흉곽 내근 및 복근의 작용이 호흡 패턴을 발달시키는 기초가 된다.
말소리의 생성은 무엇의 기초가 되는가?
말소리를 생성할 때는 충분한 흡기와 호기 운동이 적절히 조절되며, 필요에 따라 절제된 양의 호기에 의해 성대가 진동되고 이후 조음기관의 움직임으로 말소리 생성이 이루어진다. 이렇듯 말소리의 생성은 일차적으로 호흡에서 시작되며 흉곽의 크기, 대칭성, 안정성과 움직임의 발달에 크게 작용하는 흉곽 내근 및 복근의 작용이 호흡 패턴을 발달시키는 기초가 된다. 그러나 뇌성마비 아동은 말을 할 수 있는 호흡 조절이나 호흡 패턴을 지원 할 수 있는 정상 자세 조절이 발달하지 못하여, 안정된 호흡의 기초가 되는 근육군의 발달이 어렵고 비정상적인 근 긴장과 움직임으로 흉곽의 기형과 안정성이 부족하여 여러 가지 호흡 패턴의 문제가 나타난다(홍정선, 이해덕, 1997).
뇌성마비아동은 턱과 혀와 관련하여 말을 산출하는데 어떤 어려움을 갖는가?
이는 말 기제의 근육 조절 장애로 인해 발생하는데, 정상아동의 경우에는 혀, 입술, 연구개, 인두 등과 같은 조음 기관의 통합적인 운동을 통해 호흡의 흐름과 양을 조절하면서 말을 하는 반면, 뇌성마비아동은 근 긴장의 증가로 볼이 단단하게 굳어 있고 입술은 뒤로 후인 되어 있으며 윗입술은 위로 올라가 있다. 턱은 아래로 내려가 크게 벌려져 있거나 닫혀있어 세밀한 조절이 어려우며 혀는 단단하게 굳어 있고 두꺼우며 구강 내에서 뒤에 놓여 있어 움직임의 범위가 제한되어 말을 산출하는데 어려움을 갖는다(Morris & Klein, 2000; Arvedson & Brodsksy, 2002).
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