老年帕金森病患者發音聲波分析

陳林麗，楊荊生，唐靜，鄒顯巍，徐帆，馮曦兮，魏常友

(1.四川大學華西醫院全科醫學中心，四川 成都 610041；2.成都醫學院公共衛生學院；成都醫學院第一附屬醫院，3.門診部；4.神經內科，四川 成都 610500)

老年人通常會受到帕金森病(Parkinson’s disease，PD)的影響，這是由于產生多巴胺的腦細胞喪失而導致的最常見的神經退行性疾病之一。未來我國PD患病人數將從2005年的199萬上升到2030年的500萬，幾乎占到全球PD人數的一半[1]。隨著疾病的進展，PD的運動和非運動癥狀會逐漸加重，一方面會損害患者本身的日?；顒?，另一方面也會帶來巨大的社會和醫療負擔[2]。

臨床上PD以靜止性震顫、運動遲緩、肌強直和姿勢平衡為主要特征，其病理表現為黑質致密部多巴胺能神經元的損傷和路易小體的形成[3-4]。多巴胺能神經元含有并釋放多巴胺作為神經遞質的神經元，其胞體主要位于中腦。由此發出的神經纖維有三條通路，其中腦內黑質紋狀體系統在動物活動中起很大作用，是引起動物一切行為反應的基本條件[5]。路易小體包括帶有輻射細絲的中央致密核(腦干)或沒有中央核的纖維結構(皮質)，而異常出現在中腦特定區域黑質致密部神經細胞的細胞核周圍的路易小體、神經元突起中的路易軸突等，已被確定為PD的主要病理學特征之一[6]。

PD是一種與運動和非運動癥狀相關的神經退行性腦部疾病。運動障礙是晚期PD最常見的運動并發癥，對日常生活有嚴重影響。非運動癥狀包括睡眠障礙、便秘、構音障礙、言語障礙、流涎、尿失禁以及持續性失眠伴輕度譫妄。并且在PD患者最常見的癥狀包括聲音降低、單音變大、聲音單一，聲音嘶啞，發音不準確。這些障礙集中在一起時稱為低動力構音障礙[7]。PD是一種不斷發展的疾病，傳統上通過運動癥狀來診斷，例如肌肉震顫、僵硬和運動緩慢以及行走時的不平衡[8]。迄今為止，還沒有找到有效治愈PD的方法，大多數現有的方法只是延緩其發展速度而不是治療[9]。因此，在PD的早期階段進行診斷可以非常有效地提高患者的生活質量[10-11]。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年3月至2022年3月成都醫學院附屬第一醫院神經內科收治的97例PD患者為實驗組，87名健康人群作為對照組。記錄實驗組的病程，采用Hoehn-Yahr量表和PD綜合評分量表(unified parkinson’s disease rating scale Ⅲ，UPDRS Ⅲ)評估PD患者的嚴重程度。

納入標準：(1)特發性PD，無其他神經系統缺陷；(2)對左旋多巴反應良好的運動波動(“開-關”效應)；(3)年齡≥60歲；(4)伴有不同程度的言語障礙；(5)認知、精神等正常。排除標準：(1)其他神經系統疾病的病史；(2)有明顯的癡呆癥或明顯的認知障礙。(3)失語，重度構音障礙；(4)急性中風，運動損傷或精神疾病病史；(5)無法準確完成學習任務；(6)參加其他康復項目。對照組的納入標準為無神經系統疾病、能正常發音、能夠準確完成測試任務。本研究經成都醫學院第一附屬醫院機構審查委員會和倫理委員會批準，所有參與者均簽署書面知情同意書。

1.2 語音測試方法

本研究選擇/ a /，/ o /，/ e /來形成單音節，雙音節和多音節。當發元音時，來自肺部的氣流通過聲門沖擊聲帶，使聲帶均勻振動，隨后顫音氣流通過口腔，再通過舌頭和嘴唇的調節發出不同的聲音。結合既往研究經驗，我們選擇了12個單音節樣本，8個雙音節樣本和6個多音節樣本組成26個測試樣本[12]。錄音是在低噪音(<50 dB)的房間中進行的。一支聲學錄音筆(Sony，日本)放在距離受試者嘴巴 30 cm處，以記錄他們的聲音。確保受試者在錄音時處于放松狀態，保持正常的音調和響度。所有參與者都遵守臨床醫生的指導方針。如果受試者感到疲倦，則暫停測試，直到他/她感覺舒適地完成其余部分。

1.3 音頻分析

錄音測試完畢后，將每個受試者26個測試樣本的閱讀過程，剪切成對應的26個音頻。使用Audacity 7.0軟件，分析每個受試者的音頻，以生成聲波振幅與面積。

1.4 統計學分析

2 結果

2.1 兩組受試者一般資料比較

兩組受試者的年齡和飲酒習慣比較，差異有統計學意義(P<0.05)；兩組受試者在性別、職業、教育程度、吸煙情況等方面無統計學差異(P>0.05)。見表1。

表1 兩組受試者一般資料比較

2.2 兩組受試者單音節聲波比較

在男性受試者中，PD組發單音節時的聲波面積小于對照組(P<0.001)；在女性受試者中，PD患者發單音節時的聲波面積及振幅大于對照組(P<0.001)。見表2。

表2 兩組受試者單音節聲波比較

2.3 兩組受試者雙音節聲波比較

在男性受試者中，PD組發雙音節時的聲波面積及振幅小于對照組(P<0.001)；在女性受試者中，PD患者發雙音節時的聲波振幅大于對照組(P<0.001)。見表3。

表3 兩組受試者雙音節聲波比較

2.4 兩組受試者多音節聲波比較

在男性受試者中，PD組發多音節時的聲波振幅小于對照組(P<0.001)；在女性受試者中，PD患者發多音節時的聲波面積及振幅與對照組比較，差異無統計學意義(P>0.05)。見表4。

表4 兩組受試者多音節聲波比較

3 討論

PD是一種由大腦中多巴胺減少引起的神經系統疾病。語音是最先被打亂的功能之一。因此，語音特征是用于遠程醫療應用的PD診斷的一個有前途的指標。研究人員提出了許多非侵入性的PD診斷方法，但其中特別關注語音信號的聲學分析[13]。大多數PD患者患有一種稱為低運動性構音障礙的語音障礙。構音障礙是一種語言障礙，是由于中樞或外周神經系統受損，以及語言機制的肌肉控制受到干擾而導致的。這種障礙可影響呼吸、發聲和說話[14]。受 PD 影響的聲帶部分包括發聲、韻律和發音[15-16]。 大多數研究[17]只關注發聲和檢查持續元音/ a /。因為它是最直接和最樸素的聲音，并且可以從中獲得許多有用的醫學信息。

在本研究中，男性PD組和對照組，女性PD組和對照組在單音節、雙音節和多音節的聲波振幅和面積均有差異。在男性中，PD組發單音節、雙音節和多音節時的聲波面積及振幅大于對照組；而在女性中，PD患者發單音節、雙音節和多音節時的聲波面積小于對照組。此外，Yang等[12]研究了PD患者的聲學參數的物理意義及其臨床意義，結果顯示PD患者與對照組的男性的平均 f0、 min f0、 max f0、持續時間和抖動存在差異，女性參與者的 min f0、 max f0、 end f0、斜率 SM 和中值強度有變化，這與本研究結果相似。此外，Azadi等[18]評估了PD患者的聲音抖動和微光語音特征，結果發現PD男性中聲音抖動和微光的絕對值高于健康男性，而對于女性來說，恰恰相反。

聲音低沉是PD患者的癥狀之一，這一特點是由于PD患者喉部肌肉僵硬，發音困難。2018年，Abur等[19]研究了PD患者與對照組之間的響度，結果顯示，對照組和PD組響度的平均斜率沒有差異，而PD患者的音色感知和響度降低了。隨著PD患者病情的惡化，通常會出現低沉的聲音，特別是在疾病的中晚期[20]。PD患者基底節區多巴胺逐漸減少，是導致肌肉僵硬的主要原因，改變了喉部肌肉的可控性[21]。因此，喉部和咽部的肌肉僵硬會顯著影響發音速度和停頓次數，提示語音節奏和語速受損[22-23]。此外，胸腔和膈肌的肌肉收縮強度降低，導致從肺部通過聲帶的氣流減少，最終，減少的氣流影響聲帶的振動，聲帶的形狀影響聲壓閾值[24]。由于缺乏對聲門聲帶振動周期的控制，可能會出現抖動的變化，這是神經系統疾病中常見的現象[25]。此外。Asgari等[26]研究表明，通過提取PD患者的聲學參數可以預測疾病的嚴重程度，這一發現也反映了這些PD患者的語音信息與疾病嚴重程度之間的相關性。

本研究描述了PD早期或構音障礙早期語音特征的當前狀態，發現了男性和女性PD患者聲波的差異，這揭示了PD的構音障礙癥狀成為有希望的指標，并可能會加速新的PD生物標志物的發現。