庄佩耘1,2 胡园佳1,2 兰琳琳1,2 邹嵩3,4
1厦门大学附属中山医院嗓音科厦门市嗓音重点实验室(福建厦门,361004)
2厦门大学医学院
3晋江市医院(上海市第六人民医院福建医院)
4福建医科大学研究生院
通信作者:庄佩耘,E-mail:peiyun_zhuang@163.com
专家简介:庄佩耘,主任医师,教授。2008年获美国威斯康辛大学麦迪逊分校嗓音科学硕士学位。先后在美国匹斯堡大学嗓音中心、哈佛大学眼耳鼻喉科医院及加州大学旧金山分校嗓音中心进行嗓音专项学习。2015年获美国杰斐逊大学医学院嗓音专科医生培训证书。是目前国内唯一拥有嗓音专科学位和专科医生培训证书的耳鼻喉科医生。
2009年在厦门大学附属中山医院开设嗓音学组,2018年开设嗓音学科,专业从事嗓音疾病的临床、科研及教学工作,主持四项国家自然基金面上项目及多项省市科研项目。发表核心期刊及SCI文章75篇。获国际痉挛学会和国际嗓音学会联合颁发痉挛性发声障碍研究奖一等奖。分获厦门科技进步一、二、三等奖及厦门十大医疗创新技术奖。获批发明专利12项。荣获厦门本土领军人才、拔尖人才称号。
现任厦门大学附属中山医院嗓音科主任,厦门大学教授,厦门大学医学院嗓音医学研究所所长,厦门嗓音重点实验室主任,厦门市医师协会嗓音医师分会会长,中国中西医结合耳鼻喉科专业委员会常委兼嗓音专家委员会主任委员,中华医学会耳鼻喉科头颈外科学分会嗓音学组副组长,中国康复医学会康复治疗专业委员会言语康复学组副组长,中国艺术医学嗓音医学理事,世界嗓音协会专家指导委员会常委(Voice Foundation),国家自然基金及出国留学人员评审专家,《J. of Speech,Language,and Hearing Research》编委、《Journal of Voice》编委、《中华耳鼻咽喉头颈外科杂志》编委、《世界耳鼻咽喉头颈外科杂志》通讯编委、《中国临床案例成果数据库》编委、《听力学及言语疾病杂志》编委以及《The Laryngoscope》审稿专家。
[摘要]音调异常是多种嗓音疾病的常见表现,其病理机制复杂,涉及声带张力、质量的变化以及喉神经肌肉功能的异常等。本研究旨在探讨音调异常相关疾病的生理机制及诊疗方法,为临床音调异常相关疾病的诊疗提供参考。
[关键词]音调;基频;嗓音;嗓音训练
基金项目:国家自然科学基金(No:82271155)
嗓音的主要特征包括音调(频率)、音强(响度)、音色(音质)和音长等,且受年龄、性别、环境等多重因素的影响。在嗓音疾病的相关研究中,虽然音色的研究较为广泛,但针对异常嗓音的音调、响度与音长的研究仍显不足。特别是音调异常,它不仅直接影响言语的清晰度和表达效果,还与声带健康及发声功能密切相关。音调的变化常常是多种嗓音疾病的显著表现,对其深入研究有助于实现早期诊断、评估治疗效果并指导个性化干预。因此,音调异常的研究具有重要的临床价值,亟待进一步探讨。
1 音调及音调异常
音调是嗓音的可感知维度之一,即人耳对声音频率的感知,音调的高低在某种程度上对应于声学特征中的频率。而音调异常特指音调与发声者性别、年龄、身形和职业等因素的不匹配,其中音调过高、过低、单一或变化过大均可能影响言语交流的清晰度和表达效果。
1.1 影响音调的相关因素
音调并不等同于物理学上的基频(fundamen-tal frequency,F0),但主要由F0决定,并与F0密切相关。基于声带振动F0的计算公式,可以发现声带振动部分长度、声带张力和声带振动部位密度[1]是影响F0的主要因素。
对于恒定强度的纯音,音调与F0存在非线性关系。心理声学研究指出,在500Hz以下,音调和频率几乎呈线性关系,而在中高频范围内,则呈对数关系(图1)[2]。此外,音强对音调的感知也有非线性的影响,低频纯音的音调会随音强的上升而下降,而高频纯音的音调则会随音强的上升而上升(图2)。
1.2 影响F0的相关因素
1.2.1 声带振动部分长度 声带振动部分的长度与F0呈负相关,声带越长,F0就越低。儿童声带的平均长度约为5mm,成年女性和男性分别为17mm和23mm,因此儿童与女性的F0较高,而成年男性的F0较低。正常成年男性的F0通常在85~180Hz,成年女性在165~255Hz,青春期前的儿童在250~300Hz[3]。
1.2.2 声带张力 声带张力的异常增大或减小会导致F0的显著增高或降低。例如,Ⅰ型声带瘢痕(type Ⅰ vocal fold scar)、Ⅱ型声带瘢痕(type Ⅱ vocal fold scar)[4]以及痉挛性发声困难(laryngeal dystonia,LD)常导致张力的异常增大[5];老年喉(presbylarynx)、声带麻痹(vocal cord paralysis)会导致张力的异常减小[6]。
当声带张力正常但张力变化的频率和速度降低时,会导致声音单调与嗓音疲劳。由于声带张力变化次数减少,对F0的调节能力减弱,音高变化幅度受限,嗓音听起来平淡、没有抑扬顿挫。同时,声带在较少且单一的张力变化模式下反复过度地使用某些肌群可能导致声带疲劳、声音变弱或产生不适感。这种发声模式常见于帕金森病(parkinson′s disease,PD)和肌萎缩侧索硬化(amyotrophic lat-eral sclerosis,ALS)等疾病[7-8]。具体来说,PD患者的讲话通常显得单调,缺乏情感表达[9];ALS患者声带运动控制受损,语音呈现单一音调,缺乏变化,随着疾病进程的发展,甚至可能完全丧失声音[10]。
1.2.3 声带振动部位质量或密度 声带振动部位的质量或密度变化会导致F0的异常降低或增高。通常情况下,当声带质量增大,如在声带水肿、声带结节或息肉的情况下,会导致F0降低,使音调变低;相反,在声带萎缩或声带麻痹后期,声带质量减少,F0相应增高,音调随之升高。
2 音调异常相关疾病
多种疾病会影响正常音调,主要包括激素相关疾病、神经肌肉疾病以及功能性疾病。此外,跨性别者的音调改变需求也属于其中一种。
2.1 激素相关音调异常
早在1999年,Abitbol等[11]提出喉部是激素的靶向器官。根据激素的类型,可以分为性激素、甲状腺激素和其他激素(如生长激素、肾上腺皮质激素等)。其中,性激素对声带组织激素受体产生的影响贯穿生命全周期。激素异常导致喉部组织结构的改变,从而影响声带振动部位的长度、密度以及声带张力,最终导致音调的变化。
常见的性激素相关音调变化包含生理性和病理性。性激素对音调的生理性影响除了青春期前及青春发育期,在成年期、老年期、月经期、妊娠期都会对嗓音音调产生影响。
7岁前,血清睾酮及雌二醇浓度无性别差异,男女的F0几乎完全相同。10岁时,性激素水平逐渐上升,并且表现出男、女的性别差异。即男性睾酮比雌二醇上升明显,而女性雌二醇比睾酮上升明显。男女性F0皆逐渐下降,音域则逐渐加宽。变声结束后,男性声音会下降8个音阶,变化明显;女性由于下降了3个音阶,在高低音方面的差别不大,但在音色方面已与儿童有明显的差别。杨强等[12]研究发现,青春发育期,男性与女性的最高F0皆逐年上升,女性更为明显;最低F0则表现为男性逐渐降低而女性逐渐升高。因此认为青春期青少年中,血清睾酮浓度与F0呈负相关,雌二醇与F0呈正相关,且睾酮的影响更为明显。
成年期男性与女性的F0均随年龄增大而逐渐下降,其中男性的F0在40~49岁时降至低谷。女性的雌二醇从40~59岁呈陡降形式,60岁后仍继续缓慢下降,睾酮则一直缓慢下降到70岁以后,这些激素变化可能导致女性嗓音音质的变化,音调逐渐降低,嗓音变得更加粗糙、干涩或不稳定,这就是俗称的“老年喉”。对于老年女性,随着卵巢功能逐渐衰退,体内雌激素水平显著下降,导致声带水肿、质量增加;而老年男性随着睾酮水平的下降,体内的雌激素/雄激素比值逐渐升高,导致声带肌肉萎缩、质量减少。根据王丽萍等[13]研究,老年男性的音调升高,而女性则呈现音调下降的趋势,且嗓音容易出现不稳定,表现为发音无力、声音嘶哑及声音颤抖。
月经前期至月经期间,因雌激素增加、嗜酸性粒细胞增多以及喉黏膜变厚而导致嗓音粗糙不稳和某些谐波消失。根据相关研究,约33%的女性在月经前4~5d开始出现这种症状,其中职业用声者更容易受到影响[14]。妊娠期的内分泌改变容易导致喉部水肿、干燥,临床表现为嗓音嘶哑、粗糙甚至失声,这些变化多于妊娠期第2~3个月开始出现,在产后自行消退[15]。
与激素相关的音调异常的病理性疾病常见的有多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,P-COS)以及由性激素类药物引起的音调变化。
PCOS是一种常见的女性内分泌疾病,患者体内的雄激素水平异常升高。除了代谢紊乱和月经不规律等内分泌症状外,PCOS还会对嗓音产生影响。雄激素水平升高后,声带可能增厚并变宽,降低声带的振动频率,从而使嗓音变得低沉,发声时长缩短,且可能伴随鼻音增强等特征,接近男性嗓音的特点。同时,喉部常见声带充血、水肿及黏液性分泌物增多,还可能出现反流现象以及异常的肌肉紧张或声带振动障碍[16]。PCOS的治疗策略主要考虑妇科治疗与嗓音训练两方面。妇科治疗主要着眼于调节内分泌功能;对于职业用声者,针对性的嗓音训练则显得尤为重要。
使用性激素类药物治疗某些疾病时也会对嗓音产生不同程度的影响。如使用雄激素类药物治疗子宫内膜异位症和绝经后性功能障碍时,患者体内雄激素水平升高,可能导致声带增厚和音调降低。避孕药中含有合成的雌激素和孕激素,长期使用避孕药可能会改变嗓音音调。
对于由性激素类药物引起的嗓音异常,通常采取停药的方式进行处理或使用新一代避孕药进行替代治疗。然而,由雄激素引起的嗓音异常往往是不可逆的,即使停药后嗓音也难以恢复到原有的音调和音质。
2.2 神经肌肉障碍相关音调异常
神经系统疾病常引起喉部肌肉控制能力减弱,导致肌肉协调性及肌张力的异常,从而引发音调异常。导致音调异常的神经系统疾病包括喉肌张力障碍性疾病(LD)、ALS、PD、重症肌无力(myasthe-nia gravis,MG)、多发性硬化(multiple sclerosis,MS)以及声带麻痹等。
LD是一种局灶性的肌张力障碍,主要表现为喉部肌肉特异性的不自主收缩,临床表现主要以不规则和非控制性的发声中断为特征性表现,伴有发声费力。由于声带肌的运动功能、协调性异常,使LD患者表现出音调不稳定性。其中内收型喉肌张力障碍(adductor laryngeal dystonia,ADLD)由于内收肌肉痉挛使声带过度紧绷内收,患者可能出现音调升高的情况。并且临床观察中发现,部分ADLD患者出现通过提高音调来缓解发声中断的表现。喉肌电图引导下的肉毒素注射术是目前首选的治疗方案。
ALS患者的大脑及脊髓的上下运动神经元退化,导致喉部神经损伤,进而引发声带运动障碍。这类患者通常表现为声音音量弱,音调低,并伴随发声疲劳、声嘶等症状,首诊通常因肢体无力逐渐加重而就诊。喉镜下可见声带运动减弱,声带肌肉萎缩,声带突明显,声带整体可能呈弓形,且声门闭合不全。同时,由于咽部肌肉也存在无力症状,常见会厌谷与梨状窝有分泌物残留。喉肌电图显示该类患者喉反神经与喉上神经受损,少部分患者仅表现为募集减少,甚至无异常表现。但值得一提的是,喉部肌电图的损伤常表现为双侧。
PD患者的基底神经节黑质致密部多巴胺能神经元退化,导致喉部肌肉控制能力减弱,影响对发声器官的精确控制,进而引发声带振动异常[17],从而显著减弱声带张力的调节能力,导致音调下降且单一。励-协夫曼言语治疗(lee silverman voice treatment,LSVT)被广泛认为是PD的有效干预方法之一,通过高强度的嗓音练习以强化和提高患者的发声力度和控制力,显著提升患者的嗓音响亮度和清晰度[18]。
单侧声带麻痹患者麻痹侧声带无法正常闭合,声带张力不足,音调显著降低。尤其在高音区,患者难以维持足够的声带张力,无法达到较高音域。然而,部分单侧声带麻痹患者通过健侧声带的过度拉伸代偿,声门上结构受挤压,导致麻痹性假声产生,音调代偿性增高,又称麻痹性假声。
MG患者由于神经肌接头病变引起喉部肌肉无力,常见症状包括声嘶、音调降低,且具有晨轻暮重的特点,具体表现在长时间讲话后声嘶加重。喉镜下疲劳试验可见声门闭合不全,喉肌电图可能出现时限短且波幅小的动作电位。同时,MG患者的新斯的明试验呈阳性,肌肉力量在注射后显著增强;重复频率电刺激实验也呈阳性,低频电刺激下肌肉复合动作电位的幅度逐渐下降,通常下降幅度超过10%被认为是诊断重症肌无力的阳性指标。
MS患者皮质延髓系统的损伤进而引起喉部神经肌肉功能障碍,导致音调降低。该类患者常出现发音无力、音量过度变化和语速缓慢等发音障碍。呼吸肌无力伴随最大发声时间减少、嗓音疲劳、声嘶、呼吸困难和嗓音强度降低等症状。
2.3 功能性音调异常
常见的功能性音调异常包括变声期后假声(mutational falsetto)、肌紧张性发声障碍(muscle tension dysphonia,MTD)、心因性发声障碍(psy-chogenic voice disorders,PVD)等。
变声期假声主要由于青少年在青春发育期性激素水平变化,导致喉软骨支架、声韧带和喉内肌的发育暂时不平衡,甲杓肌的功能不稳定,产生环甲肌的代偿性收缩,将甲状软骨拉向前下而使声带拉紧拉长,使声带从全长整体振动变边缘和部分振动,形成假声。青春期以后,喉部发育已完成,功能已稳定,但这种错误的条件反射已成为一种习惯的发声方式。因此认为青春期后音高异常是一种功能性而不是器质性发声障碍,应用发声训练进行治疗。
肌紧张性发声障碍是由于多种因素诱发的发声时喉部及其周围的肌肉过度紧张引起的发声障碍,分为原发性和继发性两类。其中原发性肌紧张性发声障碍的嗓音表现主要为声嘶、音高异常、音域变窄、高音困难、发声疲劳、声音发紧、发声时咽痛等,且发声时喉的颈部位置明显改变、颈部静脉怒张等。发声时喉部触诊可发现舌甲间隙、环甲间隙变窄的情况。喉镜下可发现喉前庭的收缩、真声带出现闭合不严等情况。
2.4 跨性别者的音调改变需求
跨性别者的音调改变需求是指跨性别者为了与其性别认同相匹配,需要改变嗓音音调。这一需求涉及到激素治疗、嗓音训练和手术治疗等多个方面。
3 音调异常的评估方法
3.1 主观评估
主观评估包括量表和听感知评估。量表可评估具有音调异常的嗓音障碍对患者的影响程度。例如,使用嗓音障碍指数(voice handicap index,VHI)量表来让患者主观评估自身的嗓音质量。VHI可以衡量具有音调变化的嗓音障碍对情感、身体、功能等方面的影响,具有良好的信效度[19]。
听感知评估是通过专业的嗓音治疗师对具有音调异常的嗓音障碍的性质、严重程度等进行主观判断,常用量表有GRBAS(grade,roughness,breathiness,asthenia,strain)、CAPE-V(consensus auditory-perceptual evaluation of voice)和RBH(roughness,breathiness,hoarseness)。该方法虽然依赖评估者的经验,但经过训练的评估者可以提供较为一致的评价。
3.2 客观评估
声学分析是最主要的客观评估方法,主要是对F0、基频微扰(fundamental frequency perturba-tion,jitter)、振幅微扰(amplitude perturbation,shimmer)、F0标准差(fundamental frequency standard deviation,F0SD)、标准化噪声能量(nor-malized noise energy,NNE)和谐噪比(harmonic to noise ratio,HNR)等参数进行分析,其结果与主观评估有较好一致性,有研究指出主客观评估间的一致性在男性中达81.6%,女性中达83.2%[20]。
除声学分析外,电声门图(electroglottogra-phy,EGG)检查在检测声带闭合与振动的精确度方面具有显著优势,对于音调异常的患者,EGG可以揭示声带的振动频率,是否存在闭合不足或闭合过度的问题,具体表现为EGG波形中声门闭合期和开放期的变化[21]。同时,EGG是一种非侵入性的评估方法,操作相对简单,适合反复测量。患者在不受影响的情况下进行发声,使得EGG成为动态音调评估的理想选择,尤其适用于对音调变化敏感的动态监测和长时间观察。
3.3 辅助评估
喉高速摄影(high-speed videoendoscopy,HSV)、人工智能(artificial intelligence,AI)、机器学习(machine learning,ML)以及影像学检查等可以作为音调异常的辅助评估手段。HSV通过高帧率的实时成像,能够精确捕捉声带的细微振动,提供更为详细的振动周期分析,对于声带异常的检测尤其有效[22]。
AI和ML在音调异常的辅助评估中正展现出巨大的潜力,通过该方法可以自动提取大量复杂的声学参数特征[23],而传统方法需要手动提取,准确性易受操作者技术水平的影响。
影像学检查如功能性磁共振(functional mag-netic resonance imaging,fMRI)对音调异常的评估也具有重要价值,可以揭示大脑皮层对喉部运动控制的神经通路,帮助诊断和治疗由神经性因素引起的音调异常。
4 音调异常的治疗策略
4.1 药物治疗
药物治疗包括全身性药物治疗和局部药物治疗。全身性用药:由于激素失调引起的音调异常,需通过药物来控制激素水平,如PCOS主要通过药物来调节激素水平改善内分泌功能;对于由性激素类药物引起的嗓音异常,通常采取停药的方式进行处理或使用新一代避孕药进行替代治疗;而对于跨性别男性(female to male,FtM),雄激素替代疗法可以增加声带的体积,从而降低音调产生显著的男性化声音效果[24]。对于病因明确的音调异常,治疗应首先针对病因,PD患者最有效的药物为左旋多巴胺;绝大多数的重症肌无力患者的首选药物是胆碱酯酶抑制剂;全身药物治疗同时需关注药物副作用。
肉毒杆菌毒素是目前最常用的局部用药,能够有效缓解相应肌肉及邻近肌肉痉挛,有A型和B型肉毒杆菌毒素,目前临床常用A型肉毒杆菌毒素。作用机制包括通过阻断神经-肌接头中突触前神经递质(乙酰胆碱)的释放达到化学去神经支配效果,同时可抑制神经传入通路,发挥中枢抑制作用,延长给药间期。
4.2 嗓音训练
嗓音训练是治疗音调异常的常用方法,器质性音调异常(如声带任克氏水肿、声带息肉、声带小结)可以通过嗓音共鸣疗法(resonant voice thera-py,RVT)进行训练治疗,目前已有相关研究指出声带小结患者使用RVT训练治疗取得了良好效果[25];非增殖性病变(声带发育不良、声带萎缩、声带沟等)导致的代偿性音调异常可通过发声阻力训练(phonation resistance training exercises,PhoRTE)[26]、嗓音功能训练(vocal function exer-cises,VFE)[27]以及重音疗法(accent method of voice therapy)[28]等训练方法来改善;肌紧张性发声困难患者的嗓音训练重点是呼吸训练和放松训练,让患者学会正确的发声方法,达到恢复正常嗓音或改善有缺陷的嗓音的目的。
功能性的音调异常(男声女调、女声男调等)中,对于青春期后仍存在的男声女调,常用的嗓音训练包括呼吸支持训练、共鸣调整训练,真声中的重机能练习以及其他促进声门闭合的训练等,有助于患者控制声带活动、调整共鸣特性,改善嗓音质量。透明质酸注射联合嗓音治疗[29]以及使用UMAR法(uvula manipulation and resonance)[30]也是有效的治疗方法。UMAR法通过调整悬雍垂的位置和共鸣腔的使用,帮助患者调整声音共鸣,降低音调,从而达到更符合其生理年龄的嗓音。对于女声男调患者通常涉及到音高控制的困难,这类音调异常的患者的嗓音训练难度较大,单纯使用假声往往效果不理想,使用基于真声中的轻机能训练方式可能更有效。
音调提升训练(pitch elevation training)[31]针对音调低的问题,患者可以通过循序渐进的音高训练,使用真声模式中的轻机能而非假声模式,逐渐将音调提升到更接近女性的频率范围。口腔共鸣训练(oral resonance therapy)[32]也是一种有效的训练方法,通过引导患者进行唇部扩展和前置舌位等发音方式,改变患者的共鸣特性,使声音更加趋于女性化。
4.3 手术治疗
手术治疗也是常见的治疗方式,对于声带增生性疾病需要显微嗓音手术切除病变组织;对于声带沟患者可行声带沟的切除及声带注射填充手术或Ⅰ型甲状软骨成型手术;对于跨性别者通常需要改变音调使自身嗓音与其性别认同相匹配,由于青春期时雄激素对喉部已经造成了不可逆的改变,部分跨性别女性(male to female,MtF)患者,不能仅通过激素治疗来实现嗓音的女性化,可通过手术来改变音调,常见的手术方法包括环甲接近术(Ⅳ型甲状软骨成形术)、Wendler声门成形术、VFSRAC声门成形术加前联合后置手术、声带激光减容术等[33]。但值得一提的是,部分有发声异常的患者,术后仍需要采用嗓音训练的方法改变不良的发声方式,提高手术的疗效。需要注意嗓音女性化不仅要考虑嗓音音调,还包括发声器官和发声模式在内的男性发声系统转变为女性发声系统。通过这种综合治疗策略,跨性别者可以更有效地实现音调矫正,以更好地符合其性别认同。
5 总结与展望
临床上对于音调异常相关疾病的重视程度较低,音调异常往往被忽视。然而,音调异常是许多嗓音疾病的重要表现,与嗓音疾病的诊断和治疗密切相关。未来研究应更深入地探讨音调异常在不同嗓音疾病中的具体表现和特异性,以促进个性化治疗策略的发展,尤其在神经退行性疾病的诊疗中,早期音调异常的检测和干预应成为临床关注的重点。同时,临床应进一步利用声学分析和影像学技术,提高对音调异常的识别能力,避免误诊和漏诊,以改善患者的康复效果和生活质量。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
参考文献:(略)
(收稿日期:2024-11-18)
免责声明:此文是我的读书记录,内容只是参考。
(文章来源:《临床耳鼻咽喉头颈外科杂志》2025年第39卷1期)