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문제 정의
- 본 연구는 최근 임상 및 연구에서 가장 널리 사용되는 MDVP 와 스마트폰 application으로 개발된 OperaVOXTM 간의 4가지 음향학적 지표가 신뢰할 수 있는지 검증하기 위해 성대 폴립 환자에서 후두미세수술 전후의 검사 결과를 비교하고, 이를 통해 스마트폰을 이용한 음향학적 평가가 기존의 MDVP 검사를 대체할 수 있는지를 알아보고자 하였다. 이전 연구에서는 OperaVOXTM를 사용하여 얻은 음향학적 지표와 GRBAS Scale과의 유의한 상관관계가 있다고 발표하였다.
- 본 연구에서는 OperaVOXTM의 임상적 유용성을 확인하기 위하여 성대 용종을 진단받고 후두미세수술을 시행받은 환자에서 수술 전후의 음성을 OperaVOXTM와 MDVP를 이용하여 얻은 음향학적 지표를 비교 분석하였다.
제안 방법
- MDVP와 OperaVOXTM의 음향 지표 간의 상관관계를 비교하기 위하여 ICC를 실시하였다. 20명의 성대 용종 환자에서 후두 미세수술 전 두 검사 간 F0, jitter, shimmer의 ICC는 0.
- 이용하였다. OperaVOXTM를 이용한 음향 분석은 입과 스마트폰의 내주 마이크로폰 사이 30 cm의 거리에 위치시켜 녹음하였다. 마찬가지로 편안한 음도와 강도 수준에서 지속모음 /a/를 3회 발성하여 이들의 평균값을 얻어 분석하였다.
- OperaVOXTM를 이용한 음향 분석은 입과 스마트폰의 내주 마이크로폰 사이 30 cm의 거리에 위치시켜 녹음하였다. 마찬가지로 편안한 음도와 강도 수준에서 지속모음 /a/를 3회 발성하여 이들의 평균값을 얻어 분석하였다.
- 모든 환자는 본원 이비인후과 전문의 1명에서 수술을 시행되었고, 환자의 경부를 신전하였으며, 구강 내로 현수 후두경을 고정한 후 성대를 노출시킨 후 수술현미경을 이용하여 병변 부를 확인하였다. 병변은 미세후두겸자(laryngeal forceps) 및 미세후두가위(microlaryngeal scissors)를 이용하여 용종이 붙어 있는 점막과 주위 점막의 결손을 최소화하면서 절제 후 수술을 종료하였다.
- 성대 용종 외 음성에 영향을 줄 수 있는 인자를 배제하기 위해 만 20세 미만, 과거에 성대 질환으로 치료를 받은 과거력이 있는 경우, 기관 삽관이나 성대 수술, 기타 두경부 수술이나 방사선 조사 기왕력이 있는 경우, 근무력증, 파킨슨과 같은 전신 질환이 있는 경우는 제외하였다. 모든 환자는 수술 전과 수술 4주 후 Opera-VOXTM와 MDVP를 이용한 음향 분석을 시행하였다. 수술 중 합병증이나 수술 후 합병증은 모든 환자에게서 발생하지 않았다.
- 모든 환자는 수술 전후로 음향 분석을 시행하였고 음성 녹음은 방음실에서 편안한 자세로 앉게 한 후 입과 마이크를 상자의 입 측면 10 cm의 거리에 위치시켜 녹음하였다. 편안 한음 도와 강도 수준에서 지속모음 /a/를 3회 발성하여 이들의 평균값을 얻어 CSL(model 4150B, KayPENTAX Elemetrics Corp.
- 확인하였다. 병변은 미세후두겸자(laryngeal forceps) 및 미세후두가위(microlaryngeal scissors)를 이용하여 용종이 붙어 있는 점막과 주위 점막의 결손을 최소화하면서 절제 후 수술을 종료하였다.
- 편안 한음 도와 강도 수준에서 지속모음 /a/를 3회 발성하여 이들의 평균값을 얻어 CSL(model 4150B, KayPENTAX Elemetrics Corp., Lincoln Park, NJ, USA)의 MDVP를 사용하여 F0, jitter, shimmer, 그리고 NHR을 분석하였다.
대상 데이터
- 2017년 5월~2017년 8월까지 음성 장애를 주소로 본원 이비인후과에 내원하여 단일, 편측 성대 용종으로 진단받아 본원에서 후두미세수술을 시행받은 20명의 의무기록을 후향적으로 분석하였다. 남자가 10예, 여자가 10예였고 연령 분포는 30~81세까지로 평균 연령은 52.
데이터처리
- Significant difference was shown in jitter, shimmer, and NHR, except for F0. Analysis was performed using a paired t-test. *p<0.
- , Armonk, NY, USA)를 이용하였다. OperaVOXTM와 MDVP의 검사에서 수술 전과 수술 4주 후 음향 지표(F0, jitter, shimmer, NHR) 의차이를 비교하기 위해 paired t-test를 이용하여 분석하였다. 또한 두 검사에서 측정한 4개의 음향 지표들의 값 간 신뢰도는 intraclass correlation coefficient(ICC)와 Bland-Altman plot을 사용하여 분석하였다.
- OperaVOXTM와 MDVP의 검사에서 수술 전과 수술 4주 후 음향 지표(F0, jitter, shimmer, NHR) 의차이를 비교하기 위해 paired t-test를 이용하여 분석하였다. 또한 두 검사에서 측정한 4개의 음향 지표들의 값 간 신뢰도는 intraclass correlation coefficient(ICC)와 Bland-Altman plot을 사용하여 분석하였다. 얻어낸 이 모든 연속 변수는 평균±표준편차 형태로 명시하였으며, 모든 결과는 p<0.
- 또한 두 검사에서 측정한 4개의 음향 지표들의 값 간 신뢰도는 intraclass correlation coefficient(ICC)와 Bland-Altman plot을 사용하여 분석하였다. 얻어낸 이 모든 연속 변수는 평균±표준편차 형태로 명시하였으며, 모든 결과는 p<0.05인 경우 통계적으로 유의한 것으로 간주하였다. 본 연구는 성균관대학교 의과대학 강북삼성병원 기관심의위원회의 심의 및 승인을 받았다(IRB No 2020-11-031).
이론/모형
- OperaVOXTM는 Lite, Personal, Multi 3가지 버전 중 가장 대중적으로 사용되는 버전인 Personal 버전을 이용하였다. OperaVOXTM를 이용한 음향 분석은 입과 스마트폰의 내주 마이크로폰 사이 30 cm의 거리에 위치시켜 녹음하였다.
- Multi 는 다수의 사용자를 등록할 수 있다. 본 연구에서는 F0, jitter, shimmer, NHR의 4가지 음향 지표를 확인할 수 있는 Personal 버전을 사용하였다.
성능/효과
- 12) 또한, 각 소프트웨어 간의 음향 지표 간 신뢰도는 다소 높게 평가되었지만, 완전히 일치하는 것은 아니었기 때문에 소프트웨어 하나만을 독립적으로 사용하는 것은 추천하지 않는다는 연구 결과도 있다.13) 소프트웨어 간 신뢰도를 저하시키는 요인으로 녹음 환경이나 마이크 유형, 녹음 중 발성 주파수 및 진폭의 변화, 입술에서 마이크까지의 거리 등이 영향을 미친다.14)
- 위하여 ICC를 실시하였다. 20명의 성대 용종 환자에서 후두 미세수술 전 두 검사 간 F0, jitter, shimmer의 ICC는 0.913 [95% confidence interval(CI), 0.780~0.965], 0.930(95% CI, 0.860~0.953), 0.942(95% CI, 0.843~0.972)로 강한 상관관계가 나타났다(Table 2). NHR의 ICC는 0.
- , Oxford, UK)는 음향학적 분석을 할 수 있게 개발된 스마트폰 application으로 iOS 운영체제 기기를 대상으로 2012년 처음 개발되었다.6) OperaVOXTM는 3가지 버전이 있으며, Lite는 무료, Personale USD $42.99, Multi는 USD $399.99으로, 기존의 Computerized Speech Lab(CSL) 장비에 비해 비용 부담이 적다. 또한, 장소에 구애받지 않으며, 환자 본인이 환자의 음성 분석이 가능하다는 장점이 있다.
- 4%이며 남성에게서 더 호발하나 주관적인 목소리의 불편감을 호소하는 경우는 여성에게 더 흔하게 관찰된다.7) 성대 용종의 치료는 음성치료, 병변 부위의 스테로이드 주입술, 후두미세수술이 주된 치료이며 이 중 후두 미세수술로 제거하는 것이 가장 효과적인 치료로 알려져 있다.8) 성대 용종 환자에서 후두미세수술의 목표는 병변의 제거를 통한 음성 기능의 회복이며, 수술의 효과를 측정함에 있어서 중요한 지표는 음질이다.
- 7) 성대 용종의 치료는 음성치료, 병변 부위의 스테로이드 주입술, 후두미세수술이 주된 치료이며 이 중 후두 미세수술로 제거하는 것이 가장 효과적인 치료로 알려져 있다.8) 성대 용종 환자에서 후두미세수술의 목표는 병변의 제거를 통한 음성 기능의 회복이며, 수술의 효과를 측정함에 있어서 중요한 지표는 음질이다. 이를 위해서는 수술 전후 환자의 정확한 음성 평가가 필요하다.
- 1). Jitter, shimmer, NHRe 각각 수술 전 2.20%, 6.28%, 0.16에서 수술 후 2.15%, 5.18%, 0.14로 각각 감소하였고 모두 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05).
- 074). Jitter, shimmer, NHRe 각각 수술 전 2.27%, 6.95%, 0.26에서 수술 후 1.71%, 5.36%, 0.20로 각각 감소하였고 모두 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05).
- 높은 상관관계를 보였다. Jitter와 shimmer 값은 F0에 비해 기기의 소음 또는 주변 소음에 더 많은 영향을 받지만 이들은 음성장애 대상자의 음질을 판단하는데 유용한 수단이며 본 연구에서 OperaVOXTM의 jitter와 shimmer 값이 MDVP와 상관관계를 갖는다는 것은 음향학적 평가 방법으로서 의의가 있음을 알 수 있다. 본 연구에서 4개의 음향지표 중 NHR만이 상관관계를 보이지 않았는데 비슷한 결과를 보인 다른 연구와 마찬가지로 소프트웨어 프로그램이 다른 알고리즘 방식을 사용하여 NHR의 정상값의 기준이 다르기 때문이라고 생각된다.
- OperaVOXTM가 현재 널리 사용되고 있는 MDVP와 통계적으로 유의한 상관관계를 보임으로써, OperaVOXTM는 휴대 가능하며 싸고 쉽게 가정 및 병원에서 사용할 수 있다는 점에서 임상적 유용성이 있다. 또한 환자 및 의사가 일상에서 검사 결과를 수집할 수 있어 보다 쉽게 음성 기능의 평가 및 치료의 효과를 평가할 수 있을 것이라 생각된다.
- OperaVOXTM에서 MDVP와 달리 1예에서 수술 전후 jitter 및 shimmer가 각각 1.04%, 3.52%에서 수술 후 1.24%, 4%로 증가하였고 다른 1예는 수술 전 NHR 0.1에서 수술 후 0.12로 증가하였다.
- 또한 환자 및 의사가 일상에서 검사 결과를 수집할 수 있어 보다 쉽게 음성 기능의 평가 및 치료의 효과를 평가할 수 있을 것이라 생각된다. 본 연구를 통해 향후 스마트폰을 이용한 음향학적 분석이 기존의 MDVP를대체할 수 있는 가능성이 있음을 확인할 수 있었다.
- 본 연구에서는 MDVP 및 OperaVOXTM를 통해 얻은 F 0이 높은 상관관계를 보임을 확인할 수 있었고 나아가 jitter와 shimmer에서도 높은 상관관계를 보였다. Jitter와 shimmer 값은 F0에 비해 기기의 소음 또는 주변 소음에 더 많은 영향을 받지만 이들은 음성장애 대상자의 음질을 판단하는데 유용한 수단이며 본 연구에서 OperaVOXTM의 jitter와 shimmer 값이 MDVP와 상관관계를 갖는다는 것은 음향학적 평가 방법으로서 의의가 있음을 알 수 있다.
- 585)로 상관관계를 보이지 않았다. 수술 전 검사 간 F0의 평균차는 -12.511(95% CI, -75.88~50.86), jitter의 평균차는 -0.070 (95% CI, -3.48~3.34), shimmer의 평균차는 -0.66(95% CI, -8.30~6.97), NHR 평균차는 -0.09(95% CI, -0.51~0.32)로 모두 ±1.96배의 standard deviation(SD)값의 범위 내에 많이 분포하여 변화 폭이 적고, 검사 간 신뢰도가 높음을 알 수 있었다(Fig. 2).
- 652)로 상관관계를 보이지 않았다. 수술 후 검사 간 F0의 평균차는 1.62(95% CI, -46.65~49.90), jitter의 평균차는 0.44(95% CI, -4.28~5.16), shimmer의 평균차는 -0.178(95% CI, -5.67~5.31), NHR 평균차는 -0.063(95% CI, -0.398~0.273)로 모두 ±1.96배의 SD 값의 범위 내에 많이 분포하여 변화 폭이 적고, 검사 간 신뢰도가 높음을 알 수 있었다(Fig. 3).
- 수술 후 음성 지표 호전 여부를 비교하였을 때, 두 검사 간 F0, jitter, shimmer, NHR 모두 상이한 결과를 보인 경우는 없었다. OperaVOXTM에서 MDVP와 달리 1예에서 수술 전후 jitter 및 shimmer가 각각 1.
- 위 결과를 통해 성대 용종 환자에서 후두미세수술 후 MDVP 와 OperaVOXTM를 이용하여 얻은 음향 지표 중 F0를 제외한 jitter, shimmer, NHR에서 유의한 변화를 확인할 수 있었다.
- 후두미세수술 후 검사 간 F0, jitter, shimmer의 ICC는 0.935 (95% CI, 0.837~0.974), 0.833(95% CI, 0.790~0.885), 0.752 (95% CI, 0.292~0.889)로 강한 상관관계가 나타났다(Table 3). NHR의 ICC는 0.
후속연구
- 보였다. 따라서 환자의 치료 전 후 음성기능 개선 정도를 MDVP와 유사하게 OperaVOXTM를 이용하여 객관적으로 평가할 수 있을 것으로 사료된다.
- 그리고 연령 및 성별에 따른 통계가 미흡하였다. 따라서 후속 연구에서는 폭넓은 연구 대상 및 연령을 통제하여 좀 더 객관적인 음향학적 비교가 필요할 것으로 생각된다. 또한 OperaVOXTM는 휴대 가능하며 비용이 저렴하여 접근성이 좋으나 아직까지는 MDVP만큼의 더 많은 음향 지표들을 분석하기 어렵다는 단점이 있다.
- 임상적 유용성이 있다. 또한 환자 및 의사가 일상에서 검사 결과를 수집할 수 있어 보다 쉽게 음성 기능의 평가 및 치료의 효과를 평가할 수 있을 것이라 생각된다. 본 연구를 통해 향후 스마트폰을 이용한 음향학적 분석이 기존의 MDVP를대체할 수 있는 가능성이 있음을 확인할 수 있었다.
- 본 연구의 한계점으로는 20명만을 대상으로 하였고 성대 폴립이 있는 환자들을 대상으로 하였기 때문에 연구 대상의 범위가 좁고 증례의 수가 한정적이었다. 그리고 연령 및 성별에 따른 통계가 미흡하였다.
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