Acoustic Characteristics and Voice Fatigue in Hearing Impared Adult Males according to the Degree of Hearing Loss

Article information

Audiol Speech Res. 2023;19(3):201-207

Publication date (electronic) : 2023 July 31

doi : https://doi.org/10.21848/asr.220084

Dong Hoon Lee^1,2, Myung Jin Huh^,3

¹Department of Otorhinolaryngology, Pusan National University Hospital, Busan, Korea

²(Bio)medical Research Institue, Pusan National University Hospital, Busan, Korea

³Department of Speech & Hearing Therapy, Catholic University of Pusan, Busan, Korea

Correspondence: Myung Jin Huh, PhD Department of Speech & Hearing Therapy, Catholic University of Pusan, 57 Orynae-ro, Geumjeonggu, Busan 46252, Korea Tel: +82-51-510-0843 Fax: +82-51-510-0848 E-mail: mjhuh@cup.ac.kr

Received 2022 November 2; Revised 2023 January 12; Accepted 2023 April 12.

Abstract

INTRODUCTION

사람들은 다양한 방법으로 의사소통을 하지만 대다수는 구화로 이루어진다. 의사소통은 화자와 청자 역할을 주고받으며 언어 연쇄(speech chain) 과정으로 이루어진다. 즉 대화에서는 말하고자 하는 내용이나 감정을 음성과 말소리, 표정 등으로 표현하는 화자와 말소리의 의미와 감정을 듣고 이해하는 청자로 나누어지는데, 의사소통 시에는 화자와 청자의 역할이 교대로 번갈아가며 이루어지게 된다. 따라서 의사소통에 참여하는 사람들은 자신이 전달하고자 하는 내용과 감정을 잘 표현할 수 있는 음성과 음성을 듣고 이해하기 위한 청력이 중요하다.

사람들은 시간이 지나면서 노화로 의사소통에 중요한 청력손실이 발생할 수 있지만 이는 점진적으로 나타나기 때문에 자각하지 못하고 생활하게 된다. 선천적인 청력손실로 인해 청각적 피드백이 어려운 사람들은 억양의 변화가 없거나 고음도 산출, 비정상적인 운율과 음도 변화, 과대비음, 맹관공명 등 다양한 특성을 가지고 발화하게 된다(Huh et al., 2007; Kim, 2010). 이처럼 청각과 음성은 상호 간의 직접적인 영향을 받는다.

청력손실이 있는 아동과 그렇지 않은 아동의 음성을 분석한 연구를 살펴보면, 건청 학생과 청각장애 학생의 음성을 비교 분석한 결과, 청각장애 학생들의 기본주파수가 건청 학생들의 기본주파수보다 높았으며, GRBAS에서도 종합적인 이상도를 나타내는 G와 기식성인 B, 긴장성인 S에서 높게 나타나 건청 학생에 비해 음도가 높고 청지각적으로도 차이가 있는 것으로 나타났다(Lee, 2010). 특히 모음에서는 제1음형대와 2음형대가 높게 나타나 건청 아동보다 비교적 모음의 공간이 제한적이었으며, 자음에서는 마찰음의 스펙트럼 역률 수치를 분석한 결과 M1, M2, M4에서 정상 집단보다 낮게 나타났으며, 파열음 산출에서는 산출 기간이 길고 경음을 연음처럼 산출하는 특성이 나타났다(Kim et al., 2014). 건청 아동과 보장구를 사용한 청각장애 아동 연구에서도 청각적 피드백이 부족할수록 음성의 음도가 높고, 강도가 크며(Yoon, 2006), 청각장애 아동은 보장구의 착용 기간이 길어질수록 음도와 강도가 건청 아동들과 유사한 음향학적 특성이 나타났다고 보고하였다(Bae et al., 2014). 따라서 선천성 청각장애 아동의 경우 청각적 피드백이 조기에 중재가 이루어지면 명료한 음성에 가깝게 산출할 수 있을 것이라 생각된다. 청각장애 아동처럼 후천성 청각장애 성인들은 청력손실로 인하여 음성과 말소리 명료성이 떨어진다. 즉, 후천성 청각장애인의 청력손실 기간이 길어지면서 모음의 음도가 높아지고, 부적절한 운율 등의 특성을 가지고 있다고 보고하였다(Bae et al., 2014; Waldstein, 1990).

청각적 피드백의 결함은 발음 및 호흡 기관의 상호협응을 방해하고 더 나아가 성대의 과긴장을 높이게 됨으로써 목소리의 음질이 거칠고 비정상적인 음성 산출뿐만 아니라 음성의 피로도를 높이게 된다. 음성의 피로도는 성대의 기질적인 변화를 동반하지 않아도 음성의 오용이나 남용 등의 요인으로 나타나는 것으로 알려져 있다(Ferrand, 2014; Milbrath & Solmon, 2003). 따라서 청각장애 성인은 후천적으로 청력손실에 영향을 받아 음성피로도가 높아질 것이다. 이러한 음성피로도를 측정할 수 있는 방법으로는 Nanjundeswaran et al.(2015)이 개발한 음성피로도 설문지인 vocal fatigue index (VFI)가 있으며, 설문지는 피로와 관련된 part 1(이하 fatigue), 신체적 불편함과 관련된 part 2(이하 physical), 휴식 후 음성 회복과 관련된 part 3 (이하 rest)로 총 3개 항목, 19문항으로 구성되어 있으며, 각 문항별로 0~4점의 5점 척도, 총 76점으로 구성되어 있다. VFI는 각 항목의 점수가 높을수록 피로도가 높은 것을 의미하며, 청지각적인 특성과 기본주파수의 변화와 상관관계가 높으며 임상적으로도 유용한 것으로 나타났다(Kang et al., 2017).

목소리의 음질을 분석하는 방법으로 연장발성과 연결발화 샘플을 이용한다. 연장발성에서 음질은 기본주파수인(F₀), 주파수 변동률(jitter), 진폭변동률(shimmer), 소음대배음비(noise to harmonics ratio, NHR) 등과 같은 변수를 주로 사용하고 있다. 최근에는 단순 모음의 연장발성보다 자연스러운 대화 상의 목소리와 유사한 연결발화에서 음질을 분석하여 음성장애의 중증도를 예측하고 있다(Shim et al., 2016). 연결발화의 음질 분석은 켑스트럼 분석으로, 역방향으로 고속 푸리에 변환하여 스펙트럼에서 배음을 분석한 cepstral peak prominence (CPP)와 4 kHz를 기준으로 저주파수와 고주파수의 스펙트럼 비율을 보는 low/high spectral ratio (L/H ratio), 60~300 Hz의 CPP 평균 주파수를 의미하는 mean CPP F₀, CPP와 L/H ratio, 성별을 통한 비정상 정도를 자동화 계산하여 비정상 정도를 나타내는 측정치인 cepstral spectral index of dysphonia (CSID)가 주로 사용된다(Lee et al., 2020).

따라서 본 연구는 난청의 정도에 따라서 음성을 적절하게 유지할 수 있는 자기 조절 방법과 중재 프로그램을 지원하는 기초 정보로 활용하기 위해, 정상-경도 난청, 중도-중고도 난청, 고도-심도 난청 집단을 분류하여 선행 연구에서 시행된 집단 간 연장 발성뿐만 아니라 켑스트럼 분석을 통하여 연결 발화를 통한 음향학적 특성을 추가적으로 비교하고, 음성피로도를 분석하여 상관관계를 살펴보았다.

CASE REPORT

연구 대상

본 연구의 대상자는 난청의 정도에 따라서 총 3집단으로 분류하여 모집하였으며, 대상자는 50대 이상 남성의 순음청력검사 결과 정상-경도 난청(35 dB hearing level [HL] 이하)에 해당하는 A집단 10명, 중도-중고도 난청(45~65 dB HL)에 해당하는 B집단 10명, 고도-심도 난청(75 dB HL 이상)에 해당하는 C집단 6명으로 총 26명을 대상으로 시행하였다. 집단 간 경계가 되는 역치인 40, 70 dB HL에서 5 dB HL 이내 포함되는 대상자와 직업적 음성 사용자, 양측 청력이 다른 집단에 해당되는 대상자, 후두 및 음성의 문제로 인한 과거력이 있는 경우에는 대상자에서 제외하였다. 대상자의 평균 연령은 A집단 61.90세, B집단 68.00세, C집단 68.5세로 집단 간 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 대상자의 평균 청력은 A집단 좌측 17.83 dB HL, 우측 17.33 dB HL, B집단 좌측 53.33 dB HL, 우측 54.00 dB HL, C집단 좌측 87.49 dB HL, 우측 88.05 dB HL로 나타났다(Table 1).

Table 1.

Information of participant

RESULTS

본 연구의 집단 간 음성의 음향학적 측정 결과는 Table 2에 제시한 바와 같다. 먼저 연장모음에서 나타난 음향 변수를 집단 간 비교한 결과 연장발성을 통한 MDVP 분석에서 청력손실의 정도가 가장 심한 C집단의 F₀가 다른 두 집단에 비해 유의하게 높게 나타났으며(F_{(2, 23)} = 7.970 [p < 0.01]), jitter, shimmer, NHR에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다.

Table 2.

Acoustic characteristics of the group according to the degree of hearing loss

연결발화에서 분석한 음향변수를 집단 간 비교한 결과, L/H ratio는 C집단이 A집단에 비해 유의하게 낮은 것으로 나타났으며 (F_{(2, 23)} = 3.768 [p < 0.05]), CSID는 C집단이 다른 두 집단보다 유의하게 높은 것으로 나타났다(F_{(2, 23)} = 12.688 [p < 0.001]). CPP, mean CPP F₀에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다.

난청의 정도에 따른 음성의 피로도를 살펴본 결과는 Table 3에 제시된 바와 같이, physical에서 중등도, 중고도 난청에 해당되는 B집단이 다른 두 집단에 비해 유의하게 높게 나타나(F_{(2, 23)} = 7.3349 [p < 0.01]) 다른 집단에 비해 신체적 불편함을 비교적 많이 느끼는 것으로 나타났으며, fatigue, rest, total에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다.

Table 3.

Voice fatigue index (VFI) score of the group according to the degree of hearing loss

난청의 정도에 따른 각 집단의 음향학적 특성과 피로도의 상관관계를 살펴본 결과 A집단의 경우 mean CPP F₀와 fatigue (r = 731 [p < 0.05]), rest (r = 0.752 [p < 0.05]), total (r = 747 [p < 0.05])의 정적 상관관계를 보였으며, 이는 CPP의 기본주파수가 증가할수록 음성피로도, 휴식 후 음성의 회복, 총 피로도가 증가하였다. CPP와 rest (r = -0.714 [p < 0.05]) 항목 간에는 부적 상관관계가 나타나 CPP가 낮아지면서 음질이 나빠지면서 음성의 오용이 심해질수록 휴식 후 음성회복을 잘 느끼는 것으로 나타났다. 이러한 이유는 음성의 오용이 적은 대상자들은 음성의 피로도와 휴식 전과 후의 음성의 차이를 느끼지 못하기 때문으로 판단된다. 이러한 결과로 A집단의 음성의 음질과 피로도는 일상적인 음성 사용과 관련이 있다는 것을 알 수 있었다. B집단은 상관관계가 나타나지 않았으며, C집단에서는 F₀와 rest (r = -0.944 [p < 0.01])는 부적 상관관계, shimmer와 rest (r = 0.955 [p < 0.01])는 정적 상관관계를 나타냈다. 이러한 결과로 난청의 정도가 심한 C집단은 음성의 음도가 낮고 강도는 불안정할수록 휴식 후 음성의 회복을 크게 느끼는 것으로 나타났다.

DISCUSSIONS

본 연구에서는 청력손실 정도에 따라 청각장애인의 음향학적 특성과 음성피로도의 관련성을 살펴보았다. 먼저 집단 간 음향학적 특성을 살펴본 결과, F₀를 제외한 다른 음향학적 변수들 간 유의한 차이가 나타나지 않았다. 본 연구에서는 F₀에서 고도-심도 집단에서만 유의하게 높았으며, 정상-경도 및 중도-중고도 집단 간에는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 이는 선행 연구 (Dehqan & Scherer, 2011; Huh & Jeong, 1997; Lee, 2010)의 결과와 일치하였다. 하지만 F 0 를 제외한 다른 변수에서 일치하지 않았다. 이러한 결과가 나타난 것은 본 연구에 참여한 대상자가 아동이 아닌 후천적으로 장기간 청력손실이 있었던 성인 집단인데 반해 선행 연구들은 성장기에 해당되는 아동들로, 청각적 피드백이 없이 발성하여 안정적인 음성산출이 어려웠을 것으로 생각된다.

둘째, 자연스러운 연결발화 상황에서 음향학적 특성을 분석한 결과, 고심도 집단이 다른 집단에 비해 L/H ratio이 유의하게 낮았고 CSID는 유의하게 높게 나타나, L/H ratio의 감소로 인해 긴장성과 소음이 증가하면서 음질이 저하되면서 CSID가 유의하게 높게 나타난 것으로 판단된다. 이러한 결과는 정상 성인에 비해 연축성 발성장애 환자에게서 L/H ratio가 낮게 나타났던 선행 연구와 일치하였다(Shim et al., 2016). CSID는 난청의 정도가 심할수록 유의하게 증가하여, 난청의 정도가 전반적인 음질 저하에 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 소음으로 인해 청각적 피드백을 차단하였을 때 나타나는 롬바르드 효과를 통해 음성의 변화를 비교한 선행 연구와 유사한 결과가 나타났으며(Lee & Huh, 2019), 난청의 정도가 심할수록 조조성이 증가하며, 과긴장성 발성장애 패턴으로 발성하는 것을 알 수 있었다.

셋째, 난청 정도에 따른 음성피로도를 살펴본 결과, 중도-중고도 집단이 다른 집단에 비해 유의하게 높은 피로도를 느끼는 것으로 보고하였다. 난청의 정도가 심고도 집단에서는 비교적 높은 음도를 사용하고 연구 개별 보고에서 목이 잘 쉰다는 대상자들의 의견이 있었지만 난청의 정도가 심할수록 대화로 소통하는 데 어려움이 있어 필담이나 몸짓으로 주로 소통하게 되고 비교적 음성의 사용 빈도가 감소하고 그에 따른 피로도를 느끼지 못한다고 하였다. 이러한 결과는 음질과 피로도가 부적 상관관계를 보였던 선행 연구와는 상반되지만(Kang et al., 2017; Kim, 2017), 음성의 사용량과 피로도가 정적 상관관계를 보인다는 선행 연구와는 일치하였다(Lee & Kim, 2015). 따라서 대상자들의 보고와 종합하여 보았을 때 고도-심도 청각장애인들은 의사소통 한계로 구어보다 필담 사용이 많아 상관성이 드러나지 않은 반면에 중도-중고도 집단에서 청력손실로 인해 남용이 두드러지며 음성피로도가 높아지는 것을 알 수 있었다.

넷째, 난청 정도에 따른 음향학적 변수와 음성피로도의 상관성을 살펴본 결과, 정상-경도 집단과 고도-심도 집단에서 음성의 오용이 심할수록 피로를 많이 느끼지만 휴식 후 음성이 빠르게 회복된다고 느끼는 것으로 나타났다. 특히, 고도-심도 집단의 경우 음도가 높고 큰 소리로 말하는 성향이 있는데 이러한 오용이 심할수록 음성의 회복을 크게 느끼지 못하는 것으로 나타났다. 중도-중고도 집단의 경우 큰소리로 말하는 경우 대화가 가능해지기 때문에 음성의 오용보다는 상황에 따른 음성 사용량에 따라 피로도가 변동이 많다는 대상자들의 의견이 반영되어 통계적인 상관관계가 나타나지 않는 것으로 판단된다.

이상의 결과를 정리해보면, 모음만을 이용하여 음향학적 특성을 비교 분석한 선행 연구와는 다르게 연결발화를 통한 음성의 변화까지 확인하면서 난청의 정도가 심할수록 연장발성에서는 F₀가 높아지며, 연결발화에서는 L/H ratio가 감소하여 조조성과 CSID가 증가하여 전반적인 음질이 저하하는 것을 알 수 있었다. 이것은 실제 발화 환경에 가까운 상황에서 청력손실이 심한 경우 긴장성과 소음의 증가로 과긴장성 발성장애 패턴으로 산출하는 것을 알 수 있다. 또한 음성의 피로도 역시 난청이 심할수록 구어를 산출하는 청각장애 성인은 음성 오용과 남용이 심하여 피로도가 높아짐을 알 수 있다. 그러므로 난청인을 대상으로 음성의 오용과 피로도 감소를 위해 청력손실 중증도를 고려한 충분한 청각적 피드백이 조기에 지원되어야 하며, 이를 통해 청각 재활과 더불어서 최적의 음성산출과 적절한 음성 사용을 목적으로 하는 음성재활 프로그램이 지원되어야 할 것이다.

하지만 본 연구 결과는 50대 이상 남성 26명이 참여한 것으로 연구 결과를 일반화하기에는 무리가 있고, 이들의 난청 발생 시기, 보장구 사용 여부, 보장구 사용 기간, 하루 음성 사용량을 충분히 고려하지 않았다. 따라서 후속 연구에서는 난청인들의 연령과 성별, 보장구 사용 여부, 기간에 따른 음향학적 특성과 음성 피로도 변화가 필요할 것을 제언한다.

Article information Continued