경직형과 불수의운동형 뇌성마비아동의 /아/ 모음 음향학적 비교

본 연구에는 1) 성대의 구조적, 기질적인 이상이 없다고 보고한 2) 생활연령 만 4~12세의 3) 부모보고나 차트검토를 통해 경직형 또는 불수의운동형 뇌성마비로 확인된 34명(경직형 26명, 불수의운동형 8명)의 아동이 참여하였다. 언어능력에 대한 평가는 Kim et al.(2010)의 수용 및 표현어휘력 검사(Receptive & Expressive Vocabulary Test, REVT) 가운데 수용어휘력 검사를 실시하였다. 자음정확도는 Kim et al.(2007)의 아동용 발음평가(Assessment of Phonology & Articulation for Children, APAC)를 사용하여 측정하였다. 표 1에 연구대상의 평균연령, 연령범위, 성비, 언어능력, 자음정확도 및 gross motor function classification system (GMFCS)에 따른 특성을 제시하였다.

표 2에 제시된 바와 같이, 뇌성마비 두 유형 간 MPT는 유의한 차이를 보였다(p<.05). 즉, 경직형보다 불수의운동형의 MPT가 유의하게 짧았다.

뇌성마비 유형별 F0, Jitter, Shimmer, NHR은 표 3에 제시하였다. F0는 집단 간에 유의한 차이가 없었다(p>.05). 그러나 평균비교에서는 불수의운동형의 기본주파수가 경직형에 비해 다소 높았다. Jitter에서도 뇌성마비 유형 간 유의한 차이가 없었으나(p>.05) 경직형에 비해 불수의운동형의 Jitter가 약간 높게 나타났다. Shimmer에서는 유형 간에 유의한 차이가 있었고(p<.05), 불수의운동형이 경직형에 비해 유의하게 높았다. NHR은 뇌성마비 유형 간에 유의한 차이가 없었으나(p>.05), 경직형보다 불수의운동형의 NHR이 높은 경향을 보였다.

표 4에 제시한 바와 같이, F1은 뇌성마비 유형 간에 유의한 차이가 없었으나(p>.05), 경직형이 불수의운동형보다 더 높게 나타났다. F2에서도 두 유형 간 통계적 차이는 없었으나(p>.05) 경직형에 비해 불수의운동형의 측정치가 높았다.

뇌성마비 유형 간에 MPT는 유의한 차이가 있었고, 경직형에 비해 불수의운동형의 모음연장발성길이가 더 짧게 나타났다. 이는 불수의운동형이 경직형보다 호흡조절능력이나 호흡능력이 더 저하되어 있음을 반영하는 결과이다.

본 연구에서 불수의운동형의 MPT가 경직형보다 짧은 것은 불수의운동형 뇌성마비 아동에서 나타나는 불수의적이고, 불규칙적인 신체 움직임과 관련이 있을 것으로 보인다. Kim(1999)은 불수의운동형 뇌성마비 화자는 호흡주기와 상관없이 불규칙한 복근 활동이 나타난다고 하였는데, 이러한 문제로 인해 발성개시와 지속 과정에서 방해를 받기 때문에 MPT가 길게 지속되기 어려웠을 것으로 사료된다. 즉 모음연장발성을 시작하거나 유지하는 과정에서, 호기근육이나 성대근에서의 불수의적인 움직임으로 인해 연장 발성 도중에 갑자기 발성이 멈출 수 있기 때문에 경직형에 비해 더 짧은 MPT를 보인 것으로 생각된다.

연구에 참여한 불수의운동형 뇌성마비 아동은 모음연장발성 과제를 수행하는 과정에서 경직형에 비해 발성이 끊기는 행동이 더 빈번하게 나타났다. Nam(2015)이 제시한 바와 같이 호흡관련 근육들의 움직임이 불수의적으로 일어나기 때문에 잦은 흡기를 보이기도 하였고, 가청흡기(audible inspiration) 즉 호흡이 부족하여 숨을 들이쉬는 소리(Suh & Kim, 2006)가 청지각적으로 관찰되기도 하였다. 따라서 이러한 요인들이 불수의운동형의 MPT 수행에 있어 부정적인 영향을 미쳤을 것으로 보인다.

선행연구에서도 경직형에 비해 불수의운동형에서 호흡문제가 더 뚜렷하게 나타난다고 보고하고 있다(Hardy, 1983; Love, 2000; Salmon & Charron, 1998). 불수의운동형의 호흡속도는 경직형에 비해 더 빠르고(Hardy, 1983), 흡기예비용적도 적으며, 역호흡도 나타나기 때문이다(Hardy, 1983; Workinger, 2005). 이러한 불규칙한 호흡 패턴(Lee & Kim, 1999)과 폐활량 감소가 불수의운동형의 MPT를 제한하는 요인이 되었을 것으로 사료된다.

경직형과 불수의운동형 뇌성마비 아동의 F0는 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 그러나, F0 평균값에서는 경직형에 비해 불수의운동형이 다소 높게 나타났다. 이러한 결과는 선행연구(Lee, 2004)와 유사하다. 이는 불수의운동형이 경직형에 비해 F0가 더 높다고 한 Duffy(1954)의 주장과 같다. F0는 초당 성대의 진동횟수를 반영하는 것으로 F0가 높으면 청지각적으로 더 고음으로 들리게 된다. F0는 성대의 길이, 질량, 탄성과 관련이 있는데(Yoon, 2019), 경직형에 비해 불수의운동형에서 성대근육이 더 긴장된 상태로 산출되었기 때문으로 추측된다.

뇌성마비 아동과 일반아동 간 비교연구(Park et al., 2007)에서도 두 집단의 F0를 비교했을 때 유의미한 차이는 없으나, 뇌성마비 아동이 더 높은 양상을 보인다고 하면서 음성의 불안정성을 알기 위해서는 기본주파수의 평균뿐만 아니라 기본주파수의 표준편차에 대한 평가를 병행하는 것이 후두기능의 정확한 평가에 도움이 된다고 보고한 바 있다. 본 연구에서 추가적으로 기본주파수의 표준편차를 비교해 보았을 때, 불수의운동형은 36.23 Hz이고 경직형은 22.11 Hz로 불수의운동형이 더 큰 편차를 보이는 것을 확인할 수 있었다.

Jitter에서도 두 유형 간에 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다. 하지만 평균값에서는 불수의운동형의 측정치가 약간 높았다. Jitter는 주기 간 주파수변동률로 음도변이의 규칙성, 불규칙성을 상대적으로 평가하는 변인이며(Park et al., 2004; Park et al., 2007) 성대진동의 조절과 관련이 있다(Yoon, 2019). 본 연구의 결과는 경직형에 비해 불수의운동형에서 성대진동이 더 불규칙적이고, 안정적인 성대조절이 상대적으로 어렵다는 것을 나타낸다. 이를 청지각적으로 분석하면 강도파열 양상이 불수의운동형에서 더 많이 나타난다고 언급한 바와 같다(Nam, 2015).

뇌성마비 유형 간에 Shimmer 측정치에서는 통계적으로도 유의한 차이가 있었다. 이러한 두 유형 간 차이는 불수의운동형에서 진폭의 변이성이 경직형에 비해 유의하게 높다는 것을 나타낸다. 즉 음성강도를 일정하게 유지하는 것이 어렵다는 것을 반영한다(Yoon, 2019). 이러한 결과는 불수의운동형에서 음성강도가 불규칙적이고(Kim, 1999), 음성크기의 급작스러운 변화가 나타나는 것(Lee & Kim, 1999)과 관련이 있다. 음성강도의 크기와 안정성을 유지하기 위해서는 성문하압을 통한 공기압의 크기(Hegde, 1995)와 조절된 호기를 통한 부드러운 공기의 흐름이 요구되는데(Pennington et al., 2018), 불수의운동형은 후두기류의 밸빙이 불안정하기 때문에 소리 크기가 가변적으로 나타나는 것이다(Workinger, 2005). 이는 불수의운동형은 경직형에 비해 폭발적인 음성을 산출하고, 말소리 강도가 갑자기 변한다는 선행연구의 결과를 지지한다(Kim, 1999).

또한 본 연구에서 청지각적으로 젖은 음성(wet voice), 발성에서 그렁거림을 동반하는 아동은 Shimmer 측정치도 높게 나타났으며, 경직형에 비해 불수의운동형에서 더 많이 관찰할 수 있었다. 이러한 젖은 음성은 흡인을 보이는 삼킴장애환자의 경우(Kang et al., 2018)에도 다양한 음향학적 변수와 관련이 있는데, Shimmer도 그 관련 변수 가운데 하나라고 보고하고 있다. 또한 Nam(2015)의 연구에서도 이러한 청지각적 특성이 불수의운동형에서 가장 심하게 나타난다고 언급하고 있다.

NHR에서는 두 유형 간에 유의한 차이가 없었으나 평균값에서는 불수의운동형이 약간 높게 나타났다. NHR은 소음 대 배음의 비율을 의미하는데, 70~4,500 Hz 사이의 배음과 1,500~4,500 Hz 사이의 비정상 배음 간 비율의 평균치이다(Park et al., 2004). 호흡과 발성의 조절과 협응의 문제는 소음에 대한 낮은 배음의 음성 신호로 나타난다(Fox & Boliek, 2012; Patel, 2003). 불수의운동형에서는 발성 동안에 갑자기 호흡이 끊기거나, 호흡과 발성 간 조절이 원활하지 않아 흡기 동안에 발성이 나타나기도 하였는데, 이러한 요인이 호흡뿐만 아니라 NHR 측정치에도 부정적인 영향을 미쳤을 것으로 판단된다. 또한 NHR은 후두내부근의 작용과 관련이 있어 이 근육이 적절하게 작동하지 못할 때는 쥐어짜거나 기식화된 음성을 산출하게 된다. 본 연구의 대상아동 가운데 경직형 아동에서 쥐어짜는 발성을 보이기도 하였지만, 불수의운동형 아동에서는 기식성의 거친 발성을 산출하는 경우가 많았다. 이러한 음성적 특성이 NHR에서 높은 수치를 나타내는 것으로 보인다.

그러나 Jitter, Shimmer, NHR 측정치에서 불수의운동형의 수치가 더 높게 나타난 본 연구의 결과는 Lee(2004)의 연구와는 일치하지 않는 결과이다. 즉 6~11세의 뇌성마비 아동을 대상으로 한 선행연구(Lee, 2004)에서는 음향학적 측정치에서 두 유형 간 통계적 차이가 없었고, 평균비교에서도 경직형의 수치가 더 높게 나타났다. 이러한 차이는 유형 간 연구대상의 수, 연령 범위, 성비 및 중증도 등이 달랐기 때문에 결과에 영향을 미쳤을 것으로 추측된다. 또한 Nam & Kwon(2009)의 연구에서도 Jitter의 평균값이 경직형에서 더 높게 나타났다. 선행연구(Nam & Kwon, 2009)에서는 연령범위가 9~39세로 성인도 포함되어 있는데, 본 연구에서는 4~12세의 뇌성마비 아동 가운데 변성기 발성을 보이지 않는 아동으로 제한하여 변성기 이후의 주파수 변화를 최대한 통제하였다. 뇌성마비 아동과 성인 간에 음성문제의 양상은 연령이 증가함에 따라 차이가 날 수도 있다고 하였는데(Jeong & Sim, 2017), 이렇듯 연령의 편차로 인해 다른 결과를 나타낸 것으로 사료된다.

F0는 신경계 손상으로 인한 마비말장애의 감별진단에 효과적이지 못하다고 알려져 있지만(Kent et al., 1999), Jitter, Shimmer, NHR의 측정치는 병리적 음성의 주요한 파라미터로 사용된다. Jitter, Shimmer 및 NHR의 수치가 낮을 때 맑은 음성, 소음성이 없는 음성으로 지각하는데(Park et al., 2007), 본 연구에서는 경직형에 비해 불수의운동형에서 더 높은 측정치를 나타내었다. 이는 불수의운동형 뇌성마비 아동은 충분하고 안정적인 호흡유지에 어려움을 갖고 있고, 후두조절이 적절하게 이루어지지 않기 때문에 경직형에 비해 더 불안정한 음성양상을 나타내는 것으로 보여 진다(Zwirner et al., 1991). 따라서 본 연구의 결과는 불수의운동형 뇌성마비아동은 말을 개시할 때 호흡주기와 음성강도가 더 불규칙해지고(Lee & Kim, 1999), 호흡과 발성기관 간의 부조화로 균일한 호기가 이루어지지 않기 때문에 말산출에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 선행연구의 주장을 지지한다(Lee & Kim, 1999).

뇌성마비 유형별로 F1의 차이를 알아본 결과, 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 그러나 F1의 평균값에서는 불수의운동형보다 경직형이 약간 더 높은 측정치를 보였다. 이러한 결과는 경직형과 불수의운동형의 성도모양이 다소 달랐을 것으로 추정할 수 있다. F1은 구강부가 좁아질수록 감소하게 되는데(Yang, 1998), 이는 턱이 더 많이 닫힌 상태에서 조음이 이루어졌다는 것을 의미한다. 따라서 경직형에 비해 불수의운동형에서 턱관절의 운동범위가 좁아 구강공명강이 감소하였다는 것을 반영한다. 불수의운동형에서는 조음 시에 과도한 개구반응이 나타나기도 하지만 이는 불수의적으로 나타나는 양상이고, 수의적인 발성을 할 때는 오히려 턱의 개방범위나 운동범위가 좁은 상태에서 조음하는 것으로 추측할 수 있다.

뇌성마비 유형 간에 F2에서도 유의미한 차이가 없었으나, 불수의운동형의 측정치가 더 높게 나타났다. F2는 혀의 전방성과 관련이 있고, 혀의 위치가 전방으로 향할수록 커지며(Peterson, & Barney, 1952; Yang, 1998), 후설음일수록 감소한다(Seong, 2004). 따라서 불수의운동형 뇌성마비 아동이 모음 ‘아’ 산출 시에 혀의 위치가 더 앞쪽으로 향한 상태에서 산출되었다는 것을 반영한다. 뇌성마비 아동 가운데 특히 말명료도가 매우 저하된 경우에는 혀 내밀기(tongue thrust)가 나타나는 경우가 많고, 혀가 입술 앞으로 전방화되는 경향을 보인다(Jeong & Sim, 2015). 혀의 위치는 신생아기에는 상대적으로 앞쪽에 있다가 2세 이후 기능적으로 균형을 갖추면서 치조부위에 위치하게 된다(Peng et al., 2004). 혀의 운동기능이 충분히 성숙하지 못한 경우 혀 내밀기 같은 비정상적 구강패턴이 지속되면서 원활한 구강운동을 방해하므로 말산출에 부정적인 영향을 미치게 된다(Jeong & Sim, 2015). 따라서 혀의 전후 운동기능은 경직형에 비해 불수의운동형에서 더 저하되어 있을 것으로 추측된다.

본 연구에서 제시된 F1과 F2의 측정치는 경직형이 불수의운동형에 비해 모음산출이 더 정확하고(Platt et al., 1980), 불수의운동형에서 모음오류가 더 많다고 한 선행연구(Sim & Park, 1998)의 결과를 반영한다. Kent & Netsell(1978)은 불수의운동형에서 턱의 움직임이 과도하고, 혀의 위치가 부적절하다고 하였는데, 본 연구결과로 제시된 측정치를 보면 후설 저모음인 ‘아’ 산출 시 불수의운동형은 턱의 개방범위는 경직형에 비해 더 제한적이고, 혀는 더 전방화된 상태에서 산출하여 더 부정확하게 조음하였을 것으로 판단된다.

F1과 F2 측정치가 시사하는 바는 뇌성마비 아동을 대상으로 실시한 구강운동능력 향상을 위한 중재연구를 통해서도 확인할 수 있다. 모음 ‘아’ 산출과제에서 중재 전에 비해 중재 후에 F1은 높아지고, F2는 낮아지면서 수치가 변화되는 양상을 보여준다(Kim & Paek, 2017). 이는 구강운동프로그램을 통해 턱의 위치, 입술모양의 유지, 혀의 구강 내 안정성 및 위치 조절 등의 구강기능이 향상될 때 모음의 변별산출이 더 향상된다는 것을 시사한다.

자음정확도로 비교해 보아도 경직형(49.4%)에 비해 불수의운동형(32.19%)의 수치는 더 낮은데, 정확한 조음산출을 위한 구강운동능력이 불수의운동형에서 더 저하되어 있음을 반영한다. 즉, 턱의 가동 범위가 좁고, 혀의 위치나 운동성도 제한적이기 때문에 말산출을 위한 적절한 구강운동능력이 저하되어 경직형에 비해 더 낮은 자음정확도를 보이는 것으로 판단된다.

본 연구를 통해 불수의운동형 뇌성마비 아동은 경직형에 비해 더 짧은 호흡을 나타내고, 진폭변동률이 높으며, 턱과 혀의 운동기능이 상대적으로 저하되어 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 불수의운동형 뇌성마비 아동을 위한 중재 목표 선정 시에는 특히 호흡기능 강화와 음성의 안정성 확보 및 구강운동기능을 향상시켜 줄 수 있는 중재전략이 필요함을 시사한다. 또한 청지각적인 평가와 함께 음향학적 평가를 함께 실시함으로써 오류 원인을 분석하고, 그 결과를 수량화하여 제시함으로써 중재의 객관성과 정확성을 높여줄 수 있을 것으로 사료된다. 따라서 본 연구의 결과는 경직형과 불수의운동형 뇌성마비 아동의 모음 산출특성을 파악하고, 중재전략을 수립하는데 필요한 정보를 제공해 줄 수 있을 것이다.

본 연구의 제한점은 첫째, 뇌성마비 유형 가운데 실조형은 연구에 참여하지 않았다. 실조형 유형이 상대적으로 적은 비율을 차지하기는 하지만 후속 연구에서 다양한 유형을 대상으로 한 비교연구가 이루어진다면 보다 세밀한 정보를 제공해 줄 수 있을 것이다. 둘째, 모음 ‘아’만을 분석대상으로 하였다. 다음 연구에서는 다양한 모음에 따른 음향학적 특성과 차이를 알아볼 필요가 있다. 셋째, 본 연구는 뇌성마비 유형별 음향학적 차이를 확인하는 것을 목적으로 하여 청지각적 특성과의 관련성에 대한 연구는 진행하지 않았다. 후속연구에서 이들 두 변인 간의 관련성에 대해 알아본다면 보다 유익한 연구가 될 것으로 생각된다.