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연구과제 상세정보

삼킴장애 진단 예측을 위한 음향학적 음성 변수 연구
Acoustic parameters of voice as predictor of swallowing disorders
  • 연구자가 한국연구재단 연구지원시스템에 직접 입력한 정보입니다.
사업명 학제간융합연구사업 [지원년도 신청 요강 보기 지원년도 신청요강 한글파일 지원년도 신청요강 PDF파일 ]
연구과제번호 2016S1A5B6914201
선정년도 2016 년
연구기간 1 년 (2016년 09월 01일 ~ 2017년 08월 31일)
연구책임자 강영애
연구수행기관 충남대학교병원
과제진행현황 종료
과제신청시 연구개요
  • 연구목표
  • 삼킴장애 진단은 비디오투사조영삼킴검사(VFSS)를 통해서 이루어진다. 이 검사는 방사능 피복, 높은 검사비용, 환자의 적극적 협조필수, 환자 수요보다 공급 부족 등의 여러 문제를 갖고 있다. 이런 문제점은 적절한 시기에 삼킴검사를 받지 못해 식이조절 정보를 받지 못하는 경우가 흡인성 폐렴의 위험을 높여 결국 환자 생명에 치명적이라고 할 수 있다. 이런 문제점을 보완하고자 본 연구에서는 삼킴 전후의 음성분석을 통해, 삼킴장애를 예측할 수 있는 음성의 음향적 변수를 조사하고자 한다.
  • 기대효과
  • 본 연구 결과는 사회적-학문적으로 높은 기여를 할 것으로 판단하며, 학문적 기여도로를 정리하면 다음과 같다.
    1) 학문적 기여도
    (1) 재활의학
    비침습적이고 저가의 음성분석 방법이 삼킴장애 진단용 VFSS의 보조적 진단도구로 활용 가능
    (2) 언어병리학
    본 연구의 결과물이 언어병리학에서 삼킴 파트의 연구 및 교육에 활력이 되어줄 것으로 기대하고, 임상현장에서의 음성과 삼킴을 같이 묶어 볼 수 있는 인식전환의 계기마련
    (3) 이비인후과
    음성분석 연구를 통해 객관적인 삶의 질 관련 평가결과 제시와 두경부암 환자에게 높은 의료서비스 제공 가능
    (4) 공학
    본 삼킴장애 음성연구는 휴먼테크놀로지의 적절한 사례로 부상

    2) 사회적 기여도
    본 결과로 삼킴장애 진단과 재활에 직-간접적인 정보를 제공하므로 불필요한 VFSS 검사를 줄이는 것 뿐 아니라, 잠재적인 삼킴장애 환자를 선별할 수 있어 국가적으로는 경제적 손실을 막아 궁극적으로 의료 질을 향상 시킴
  • 연구요약
  • 본 연구목적은 삼킴 전후의 음성분석을 통해, 삼킴장애를 예측할 수 있는 음성의 음향적 변수를 조사하는 것이며, 연구대상은 뇌졸중, 퇴행성 질환, 두경부암 환자 중 VFSS 검사를 받는 환자를 대상으로 정상삼킴, 침습군, 흡인군, 무증상 흡인군으로 나누어, VFSS 전후 모음/아/를 녹음 및 다각적 음향분석을 적용한다. 최종적으로 삼킴장애시 변화를 보이는 음향변수를 연구하는 것이다.
결과보고시 연구요약문
  • 국문
  • 삼킴은 생명연장에 가장 중요한 기능적 요소이며 삶의 질을 결정짓는 핵심적 요소이다. 이런 삼킴문제를 유발하는 질병은 뇌졸중, 두경부암 등이 있으며, 입으로 섭취한 음식물이 성대사이로 내려가는 경우는 흡인이라고 하고 성대근처에 묻는 경우는 침습이라고 명명한 다. 이런 삼킴장애로 유발되는 음성변화는 임상에서 많이 관찰되는 소견이다. 삼킴장애 유발 음성변수의 변화는 선행연구에서 조사되었으나 선행연구 결과들은 상이한 대조를 보이고 있다. 고로, 본 연구는 삼킴전후 음성을 분석하여 삼킴장애를 예측 할 수 있는 음향적 변수를 조사하고자하였다. 본 연구팀은 다양한 연구세팅을 적용하여 연구를 진행하였다. 연구 1)에서는 비디오투시조영검사(VFSS)를 받은 뇌졸중 및 두경부 암 등의 148명의 환자를 대상으로 삼킴장애 유무에 따른 척도(P/A scale)로 군을 나누었고, 삼킴장애군 (P/A group, 42명)과 비심캄장애군(non-P/A group, 106명) 간 음성분석결과, RAP,
    JITTER, NHR 변수가 VFSS 이후 변화를 보였고, 특히 RAP 변수는 두 군 간의 유의미한 차이를 보였다.연구 2)에서는 VFSS 받은 뇌졸중 환자 88명(32명의 P/A group, 56명의 non-P/A group)과
    대조군으로 26명의 정상군을 모집하여 음성분석하였다. 역동적 삼킴 동작을 반영할 음향변수 개발 및 삼킴장애 유무에 따른 역동적 변수의 차이를 조사하였다. 기존 주파수기반 변수 분석을 기반으로 변동치(델타)변수를 개발하였고 이를 바탕으로 shimmer와 APQ의 델타 변수가 삼킴장애 유무에 따라 통계적으로 유의미하였다. VFSS 전후, 흡인 뇌졸중군과 대조군의 음향변수 변동치는 모두 상승패턴을 보였고 흡인 뇌졸중군의 변화 폭이 더컸다. 비흡인 뇌졸중군의 진폭변동률 변화치가 삼킴 후 하강한 것이 질병요인의 반영이지만 흡인 뇌졸중군의 삼킴 후 대조군과 같은 증가패턴을 보인 것은 삼킴장애로 인한 흡인요인으로 판단한다. 연구에서는 정적인 분석만을 적용한 기존 연구들의 틀
    을 벗어나 시간적인 변동률을 반영한 변동치 측정 방식을 접목시켜 유의미한 결과를 얻었다. 제안한 공식을 이용할 경우 Shimmer, APQ 변수가 유의미한 식별자로 확인되었다. 이는 다른 연구와 차별화되면서 본 연구만의 의의라고 생각한다.
  • 영문
  • (study 1) Objective: Penetration/Aspiration (P/A) can occur during swallowing. Ingested materials may enter the larynx and remain on the vocal folds. Wet or voice change is one of the indicators for identifying the P/A in clinical evaluation. The present study was to investigate the feasibility of identifying P/A via acoustic voice parameters. Materials and methods: 165 patients referred to a videofluoroscopic swallowing study (VFSS) were included in the study. The patients were divided into two groups based on the results of VFSS.
    P/A group that had the ingested materials on or below the vocal folds was 59 patients
    (42 males, 17 females). Non_P/A group that did normal swallowing was 106 patients
    (49 males, 57 females). The major cause of swallowing disorders was stroke in the groups. A sustained vowel /a/ for at least 3 seconds was recorded before and after VFSS. Ten acoustic voice parameters were measured using PRAAT, including fundamental frequency (F0), standard deviation of F0, Jitter, relative average perturbation (RAP), Shimmer, amplitude perturbation quotient (APQ), harmonic-to-noise ratio (HNR), noise-to-harmonic ratio (NHR), number of voice breaks (MDVP calls it NUV), and degree of voice breaks (MDVP calls it DVB). Changes of each acoustic voice parameter before and after VFSS between the two groups were compared with repeated measures
    mixed ANOVA.
    Results:
    There were no significant differences in ten acoustic voice parameters before and after
    VFSS, whereas RAP was a significant difference before and after VFSS according to
    the two groups (P=0.030). The RAP of P/A group decreased from 0.649% before to
    0.520% after VFSS. However, The RAP of Non_P/A group increased from 0.311%
    before to 0.393% after VFSS. Conclusion: Our results suggest that acoustic voice analysis can detect voice changes after penetration/aspiration (P/A) during swallowing
    (study 2) The present study aimed to investigate the changes of acoustic parameters voice in stroke patients. The of the aspirated epiegnhettyr-ateioignh/at sspuirbajteicotns (dPia/Agn)o saendd w56ith cerebro-vascular accident were divided into 32 cNoonnt-roPl /Asu bgjreocutpss paacrctiocripdaintge dt.o the videofluroscopic swallowing study (VFSS) results, and 26 SAilnl cseu bthjeec tvsa rpiraetifoonrm ine dt hVeFSS and vowel /a/ was recorded three times pre- and post VFSS. faocro utshteic apcoaruasmtice teprasr awmiethteinrs a single phonation has been observed, we proposed a delta formula fwrohmich t hcea nv oreicfele cdta ttah ee itgehmt poral changes of the each parameter in an utterance. We measured raecloautsivteic apvaerraamgee tepresr:t ufrubnadtaiomnental frequency (F0), standard deviation of F0 (F0_SD), Jitter, t(oR AhPar)m, oSnhiicm rmaetiro, (aNmHplRit)u.de perturbation quotient (APQ), harmonic to noise ration (HNR), noise uTshienng wthee fsouugngde sptaerda mdeelttears which show the meaningful biggest temporal change in an utterance ppaorsat mVeFteSrS. . ATmhoensge tdheeltmas, tohfe deltas of shimmer and APQ were significantly different pre- and twhaes Pd/eAs caenndd etdh.e Tchoen trvoalr igartioounp were increased after VFSS, while those of the Non-P/A group pwaatste lranrsg eorf. tThhee Pl/aArg aend the control group were similar but the change width of the P/A group cvhaarinagtieosn sin ina ira nr eassipsitraantceed dpuheo ntaotion of the P/A group are thought to be caused by irregular residual food on the vocal cords.

연구결과보고서
  • 초록
  • 본 연구는 삼킴전후 음성을 분석하여 삼킴장애를 예측 할 수 있는 음향적 변수를 찾는 것이며 본 연구팀은 다양한 연구세팅을 적용하여 연구를 진행하였다.
  • 연구결과 및 활용방안
  • 본 연구결과는 삼킴장애 환자들의 스크린 진단에 활용 될 수 있으며, 삼킴장애 환자의 진단 및 치료에 관여하는 언어병리학과, 재활의학과, 이비인후과, 신경과 등 많은 학문적 영역에 활용될 수 있다.

    1) 학문적 기여
    (1) 재활의학
    비디오투시조영삼킴검사(VFSS)는 고가의 장비로 대학병원 급에만 설치되어 있어 있어 검사를 받기 위해 환자는 먼 거리를 이동하여 오거나, 장기간 예약대기를 하는 실정이다. 대전광역시의 경우 충남대학교병원 1곳에 VFSS 장비 1대만 있어, 대전과 인근지역의 수백의 요양병원, 요양원, 장애시설의 환자들의 수요를 충족시키기 부족하다.
    즉 수요는 많은데 공급이 부족한 실정으로, 적절한 시간에 삼킴장애의 진단, 식단조절 및 삼킴치료의 예후를 역동적으로 평가하는데 한계가 있다. 이 문제를 근본적으로 해결하기 위해서, 비침습적이고 저가의 음성분석 방법으로 삼킴장애 진단용 VFSS의 보조적 진단도구로 활용 가능할 것이다.

    (2) 언어병리학
    국외 유수한 대학의 voice clinic에서는 음성과 삼킴을 동시 검사하고 치료대상으로 삼고 있지만, 국내에서는 삼킴장애 치료를 작업치료학과에서 담당하고 있고, 임상현장에서도 의료보험수가를 작업치료사의 행동영역에서만 커버 해 주고 있어, 언어병리학분야에서 삼킴연구와 교육은 점점 감소되는 것이 현실이다. 하지만 본 연구의 결과물
    이 언어병리학에서 삼킴 파트의 연구 및 교육에 활력이 되어줄 것으로 기대하고, 임상현장에서의 음성과 삼킴을 같이 묶어 볼 수 있는 인식전환의 계기가 될 것이다. 즉, 언어병리학 분야에서는 삼킴장애 영역에 연구 원동력을 제공해 줄 것이다.

    (3) 이비인후과
    두경부암 환자의 삶의 질 평가에서, 음성과 삼킴은 더 이상 묵과할 수 없는 문제가 되었다. 많은 환자들이 두경부암 수술이후 높은 삶의 질을 보장 받기 원하기 때문에 암치료 이후(수술, 혹은 방사선 치료) 환자 삶의 질을 평가하고 개별 맞춤 치료 서비스를 제공하여야 한다. 삼킴 문제는 이런 삶의 질에 근본적인 문제이므로 음성분석 연구
    를 통해 객관적인 삶의 질 평가 결과제시와 더 나아가 삼킴장애 관련 음성분석 변수가 암 환자들을 객관적이고 체계적인 관리를 할 수 있는 지표(평가 변수)가 된다면 높은 질적 의료서비스를 제공할 수 있을 것으로 본다.

    (4) 공학
    음성분석 및 인식 영역은 전세계적으로 계속 발전해 가고 있으며, 휴먼테크놀로지라고 불릴 정도로 인간 생활에 활용되는 기술이 더욱 높게 평가받는다. 본 삼킴장애 음성연구가 이런 휴먼테크놀로지에 해당하며 본 결과는 공학 분야의 음성분석 분야 발전에 이바지할 것으로 생각한다.

    2) 사회적 기여도
    본 연구 결과는 분명 임상현장에서 삼킴장애 선별검사로 활용 될 수 있다. 이는 환자의 생명유지와 재활에 긍정적 영향을 줄 것이다. 본 연구결과를 모든 병원기관에 유포-공유하여 음성분석이 삼킴장애 진단의 보조적 진단도구로 활용된다면, 불필요한 VFSS 검사회수 감소와 잠재적인 삼킴장애 환자 선별을 용이하게 할 수 있게 될 것이다. 그렇게 되면 국가적으로는 불필요한 진단검사 비용이 감소되어, 결과적으로 국가 의료질 향상에 도움이 될 것이다.
  • 색인어
  • 삼킴장애, 음향분석, 젖은 음성, 흡인, 침습
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