컴퓨터 프로그래밍을 통한 말속도 조절이 마비말장애 중증도에 따라 말명료도와 음향학적 파라미터에 미치는 영향

Abstract

뇌성마비는 미성숙한 뇌의 비진행성 병변이나 손상으로 운동 및 자세의 영구적인 이상이 나타나는 질환이다(Scherzer, 2000). 뇌성마비 화자는 호흡이나 발성, 공명 및 조음에 사용되는 근육의 사용이 어렵기 때문에 근육 움직임의 범위와 강도, 속도 등이 저하될 뿐 아니라 불협응이 나타나, 호흡과 발성의 손상이나 자음 및 모음의 왜곡, 과비성, 말속도 조절 문제 등의 발화 특성을 보인다(Caruso & Stand, 1999). 그렇기 때문에 뇌성마비 화자는 정상 화자에 비해 말명료도가 떨어지고, 그에 따라 음향적인 측면에서도 정상 화자와 많은 차이를 나타낸다. 따라서 뇌성마비로 인한 마비말장애인의 의사소통의 어려움을 줄이기 위해서는 말명료도를 향상시키는 것이 무엇보다 중요하다. 마비말장애의 말명료도를 향상시키기 위해 임상에서 사용하는 여러 가지 방법 중에 말속도를 느리게 조절하는 것은 마비말장애의 말명료도를 향상시키기 위한 효과적인 방법이다. 말속도를 느리게 조절하는 것은 조음기관의 협응을 도와 조음의 정확도를 높여주고(Blancuet & Snyder, 2010), 음향학적 측면에서도 모음사각도가 커지거나(Tjaden & Wilding, 2004), 제2포만트 기울기가 줄어드는(Weismer, Jeng, Laures, Kent, & Kent, 2001) 변화가 나타나며, 청자들에게 화자의 말을 이해할 수 있도록 더 많은 시간적 여유를 제공한다(Blancuet & Snyder, 2010). 말속도를 조절하는 방법이 모든 마비말장애인들에게 효과를 나타내지는 않는다. 그 동안 대부분의 연구에서는 마비말장애 유형 중 과소운동형과 운동실조형을 대상으로 말속도를 조절시키는 연구를 진행하여 그 효과를 입증하였다(Yorkston, Beukelman & Bell, 1988). 그러나 Nuffelen, Bodt, Vanderwegen, Heyning & Wuyts(2010)의 연구에서 말속도를 감소시켰을 때 말명료도가 향상된 대상자들은 마비말장애의 하위유형에 따른 차이보다, 마비말장애 중증도에 따라 효과의 차이가 나타난다는 것을 보고함으로써, 말속도에 따른 말명료도의 향상에 있어 마비말장애 중증도가 마비말장애 유형에 비해 더 많은 영향을 미칠 수 있다는 점을 시사하였다. 이러한 말명료도에 관련된 연구의 신뢰성을 높이기 위해서는 객관적인 지표인 음향학적 분석도 함께 이루어져야 한다(이옥분, 2010). 따라서 본 연구는 임상에서 마비말장애의 말명료도를 향상시키기 위해 많이 사용하는 말속도를 느리게 조절하는 방법이, 뇌성마비로 인한 마비말장애 중증도에 따라 말명료도에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보고, 말속도 조절에 따라 음향학적 측면에서 어떠한 변화가 나타나며, 말명료도를 예측할 수 있는 음향학적 파라미터는 어떤 것인지 알아보고자 하였다. 본 연구에는 뇌성마비로 인한 마비말장애 성인 화자 22명이 말속도 조절 연구에 참여하였고 일반 청자 24명이 말명료도 연구에 참여하였다. 마비말장애 화자는 보통 말속도의 말명료도에 따라 마비말장애 중증도 경도(mild), 경도-중등도(mild to moderate)로 각각 11명의 화자 집단으로 나누었다. 연구자는 뇌성마비 화자들에게 먼저 보통 말속도로 연구자가 제시하는 15개의 문장을 읽도록 하여 녹음한 후, 말속도를 보통 말속도의 60%로 느리게 조절하여 발화할 수 있도록 하는 시각적 피드백 프로그램을 이용하여 느린 속도의 발화를 녹음하였다. 청자들은 화자들이 발화한 음성을 듣고 운반구(carrier phrase)에 들어가는 단어를 받아 적는 방식을 이용하여 말명료도를 평가하였다. 또한 녹음된 발화의 단어 부분을 잘라서 연구자가 기본주파수 범위(F0 range), 모음사각도(vowel space), 제2포만트 기울기(F2 slope)에 대한 음향학적 분석을 실시하였다. 말속도 조절에 따른 마비말장애의 중증도 간 말명료도와 음향학적 파라미터의 차이를 알아보기 위해 이원혼합 분산분석(two-way mixed ANOVA)을 실시하였다. 그리고 음향학적 파라미터(기본주파수 범위, 모음사각도, 제2포만트 기울기) 중 말명료도를 유의미하게 예측해주는 변수를 알아보기 위해 단계적 중다회귀분석(stepwise multiple regression analysis)을 실시하였다. 연구 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 마비말장애 경도 집단은 말속도를 느리게 조절하였을 때, 말명료도의 변화가 거의 없는 데 반해, 경도-중등도 집단은 말속도를 느리게 조절하였을 때, 보통 말속도로 발화하였을 때보다 유의미하게 더 높은 말명료도 점수를 나타냈다. 둘째, 마비말장애 경도-중등도 집단이 경도 집단에 비해 보통 말속도, 느린 말속도일 때 모두, 유의미하게 더 큰 기본주파수 범위가 나타났다. 그리고 말속도를 느리게 조절하였을 때 보통 말속도일 때보다 두 집단 모두에서 더 큰 기본주파수 범위가 나타났다. 그러나 기본주파수 범위에 있어서 말속도와 집단 간의 상호작용효과는 통계적으로 유의미하지 않았다. 모음사각도에서는, 말속도를 느리게 하였을 때 마비말장애 경도-중등도 집단과 경도 집단 모두에서 유의미하게 더 큰 모음사각도가 나타났다. 또한 경도 집단이 경도-중등도 집단에 비해 보통 말속도와 느린 말속도 모두에서 모음사각도 면적이 더 큰 경향을 나타냈으나 통계적으로 유의미하지는 않았고, 말속도와 집단 간의 상호작용효과도 통계적으로 유의미하게 나타나지 않았다. 제2포만트 기울기에서는, 말속도를 느리게 조절하였을 때 보통 말속도에 비해 유의미하게 더 작은 제2포만트 기울기가 나타났다. 또한 경도-중등도 집단이 경도 집단에 비해 더 작은 제2포만트 기울기가 나타나는 경향을 보였으나, 통계적으로 유의미하지는 않았고, 말속도와 집단 간의 상호작용효과도 통계적으로 유의미하지 않았다. 셋째, 보통 말속도에서는 기본주파수 범위가 말명료도를 유의하게 예측한 반면, 말속도를 느리게 조절하였을 때는 모음사각도 면적이 말명료도를 유의하게 예측해주는 것으로 나타났다. 이상의 연구 결과를 종합하면, 말속도를 느리게 조절하였을 때 말명료도가 향상되는 정도가 경도 집단보다 경도-중등도 집단에서 더 크게 나타났다. 이러한 결과는 말속도를 조절하는 방법이 마비말장애 중증도에 따라 다른 효과를 나타낼 수 있음을 시사한다. 마비말장애 중증도 집단 중에서는 경도-중등도 집단에서, 말속도는 느린 말속도에서, 기본주파수 범위가 더 큰 것으로 나타났다. 이러한 결과는 발화 시에 호흡이 불안정한 뇌성마비인들에게 말속도를 느리게 하는 것이 호흡의 불안정성을 가중시켜 음도 측면에는 좋지 않은 영향을 끼칠 수 있을 수 있음을 보여주고 있다. 모음사각도는 말속도를 느리게 조절하였을 때 유의미하게 커지는 결과가 나타났다. 결과적으로 말속도를 느리게 조절하는 것이 단모음의 조음 정확도를 높이는 데 도움을 주어, 조음 측면에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 제2포만트 기울기는 말속도를 느리게 하였을 때 유의미하게 작아지는 결과가 나타났다. 이것은 말속도를 느리게 하면 목표 조음을 하는 데 걸리는 시간이 늘어나게 되어 나타난 결과라고 할 수 있다. 보통 말속도에서는 기본주파수 범위가 말명료도를 유의미하게 예측해주는 반면, 말속도를 느리게 조절하였을 때는 모음사각도가 말명료도를 유의미하게 예측해 주었다. 결과적으로 보통 말속도에서는 말명료도가 음도 변이성의 영향을 많이 받지만, 말속도를 느리게 조절하였을 때는 단모음의 조음에 영향을 더 받는다는 것을 알 수 있다. 이러한 결과를 느린 말속도에서 말명료도가 향상된 결과와 연결해 보면, 뇌성마비로 인한 마비말장애인에게 말속도를 느리게 조절하는 것은 음도의 측면보다 단모음의 조음에 더 큰 영향을 주며, 이는 말명료도 향상과 관련이 있는 것으로 해석된다.;The purpose of the current study was to investigate the effects of speaking rate and the severity of dysarthria on speech intelligibility and acoustic parameters in persons with cerebral palsy(CP). Specific aims of the study were 1) to examine whether there are significant differences between the groups(dysarthria severity: mild, mild to moderate) in the speech intelligibility depending on the speaking rate manipulation, 2) to investigate whether there are significant differences between the groups in the acoustic parameters(F0 range, vowel space, F2 slope) as a function of speaking rate, and 3) to explore which acoustic parameters significantly predict performance on speech intelligibility. Twenty two persons with CP and 24 naive listeners participated in the study. Speaking rates of individuals with CP were reduced to 60% of habitual speech rates using a modified Pacer program. Listeners were asked to transcribe the target words in the carrier phrases produced by the speakers with CP. The results from the two-way mixed ANOVA revealed: 1) Speech intelligibility was significantly higher in the mild group than the mild to moderate group in both speaking conditions, and both groups showed significantly better speech intelligibility in the slow speaking rate than the habitual speaking rate condition. The two-way interaction was also significant, indicating that the mild to moderate group showed increased intelligibility compared to the mild group especially in the slow speaking rate, 2) F0 range: The mild to moderate group significantly performed higher F0 range than the mild group in both speaking rate conditions, and both groups showed significantly higher F0 range in the slow rate speaking than the habitual rate condition, 3) Vowel space: Both groups showed significantly larger vowel space in the slow speaking than the habitual speaking rate condition. However, neither the main effect for the group nor the two-way interaction was significant. 4) In the F2 slope, both groups showed significantly smaller F2 slope in the slow than the habitual speaking rate. Neither the main effect for the group nor the two-way interaction was significant. Results from the stepwise multiple regression analyses revealed that F0 range significantly predicted performance on speech intelligibility in the habitual speech rate condition, whereas vowel space significantly predicted performance on speech intelligibility in the slow speaking rate condition. The results suggested that speaking rate manipulation showed different effects on speech intelligibility and acoustic aspects. The mild to moderate group showed greater effects on speech intelligibility than the mild group when the speaking rate was reduced. Among the acoustic parameters the group differences emerged only in the F0 range. The effects of the acoustic parameters on speech intelligibility differed depending on the speaking rate, given that the F0 range was a significant predictor to the intelligibility in the habitual rate, whereas the vowel space was the significant predictor in the slow condition. Key Words: speech rate, dysarthria, intelligibility, acoustic parameter