苍白球毁损术和丘脑毁损术对帕金森病病人发音的影响

作者：谢燕,刘爱华,张宇清,庄平

作者单位：首都医科大学生理系， 北京 100069

    【摘要】  目的 研究帕金森病 （PD） 病人在单侧苍白球腹后部毁损术 （PVP）、丘脑腹中间核 （Vim） 毁损术前后的发音状况。 方法 12位PD病人在手术前后分别发持续元音/a:/、/i:/、/u:/，记录发音，提取发音参数基频 （F0）及第1、2、3、4共振峰 （F1、F2、F3、F4）。 结果 男性病人行Vim毁损术后，元音/i:/的第1共振峰升高，与术前有显著性差异 （P ＜0.05）。其他各参数无显著性差异。 结论 单侧PVP和Vim毁损术对PD病人近期发音无明显影响，长期影响仍需进一步观察。

【关键词】  帕金森病； 发音障碍； 苍白球腹后部毁损术； 丘脑腹中间核毁损术

    Influence of globus pallidus lesioning and thalamic lesioning on the voice of Parkinson disease patients

    XIE Yan1, LIU Aihua2, ZHANG Yuqing3, et al.

    1. Department of Physiology, Capital University of Medical Sciences, Beijing 100069, China; 2. Department of Neurology,

    3. Department of Functional Neurosurgery, Beijing Institute of Functional Neurosurgery, Xuanwu Hospital,

    Capital University of Medical Sciences, Beijing 100053, China

    Abstract:  Objective  To investigate the phonatory characteristics before and after posteroventral pallidotomy (pallidal lesioning) and ventrointermediate thalamic nucleus lesioning in Parkinson disease patients.  Methods  Twelve Parkinson disease patients were ordered to pronounce sustained vowels /a:/, /i:/, /u:/ before and after operation. Acoustic signals were obtained during the vowel production and the measures included fundamental frequency (F0), and the first, second, third and fourth formant frequency (F1, F2, F3, F4).  Results  In male PD patient, the F1 was significantly higher after the thalamotomy than before the thalamotomy during production of the sustained vowel /i:/ (P ＜0.05). There was no significant difference in other figures before and after the pallidotomy and thalamotomy.  Conclusion  There is no change of voice in short-term follow up after the pallidotomy and thalamotomy. The long-term influence needs to be observed.

    Key words：  Parkinson disease;  articulation disorders;  pallidotomy;  thalamotomy

    帕金森病 （Parkinson Disease，PD） 是一种常见的中枢神经系统疾病，中老年人居多，疾病呈进行性发展。国外研究证实，PD病人存在较高比例的言语功能障碍，约75%~90%的PD病人伴有语言和发音障碍，而仅有3%~4%的病人得到治疗[1-4]。PD病人的发音特点为进行性构音障碍，主要表现为音量减小、音调单一、声音冷漠、沙哑、气音、发音不清晰、语言难于理解、表情呆板，影响病人的情感、交流、心理等多方面的因素，对病人自身、家庭和社会造成严重影响[5-6]。PD病人的发音研究日益受到广泛的关注，而目前国内的相关研究并不多见。本研究采用实验语音学方法，研究不同手术方式对PD发音的影响，分析其发音特点，提高对PD构音障碍的认知。

    1    对象与方法

    1.1    研究对象 （表1）　　  12位经北京宣武医院功能神经外科研究所确诊，并住院接受手术治疗的PD病人，其中男4例，女8例；年龄29~72岁。4例接受苍白球毁腹后部毁损术 （PVP），8例接受丘脑腹中间核 （Vim） 毁损术。所有入选病人均符合以下条件：①均为原发性PD，无其他神经系统疾病；②采用左旋多巴类药物 （息宁、美多巴） 治疗；③对药物治疗存在“开-关”波动现象；④非吸烟者。⑤手术方式PVP或Vim毁损术。

 1.2    实验方案　   分别记录PD病人在PVP或Vim毁损术手术前后的发音信号。记录时间均在上午9~11点，病人服药后2~3 h，处于“开”状态，病情稳定。术后1周，病情稳定后再重复记录，标准同术前。

    1.3    发音采集仪器与数据记录　　  麦克风 （PHILIPS SBCHM385） 与笔记本电脑相连，发音采集硬件、软件 （Voice 99） 由北京阳辰电子技术公司提供。采样率为11 kHz，采样大小16位。

    　　      所有信号记录均在安静环境下进行，并在病人床前完成。受试者口部距麦克风距离固定为15 cm。测试前要求病人端坐，尽量清除口腔、咽喉部分泌物。录音前指导病人以舒适的音量发音，练习2~3次后开始正式录音。要求病人以舒适的音量，在一次深呼吸后尽可能长地发元音/a:/、/i:/、/u:/，反复3次，记录发音数据并储存在计算机硬盘中。

    1.4    数据分析及统计方法　　  本研究利用Matlab7.0程序，进行语音编程，提取并分析以下发音参数：①长元音平均基频 （F0）：基频是声带振动的固有频率，平均基频是所有提取的周期间基频值的平均值。在每一元音中间稳定部截取100~200 ms，通过自相关提取F0。②长元音基本频率标准偏差 （SDF0）：是F0偏差值的测定值。SDF0可以衡量F0总体稳定程度。③长元音第1、2、3、4共振峰 （F1、F2、F3、F4）：元音的基频和共振峰可以反映元音的主要特征，对元音的可懂度起主要作用。发音的精确度可以通过共振峰频率来粗略评估。通过线性预测LPC提取共振峰。

    　　      实验数据以均数 ± 标准差表示。使用SPSS11.0统计软件包分析，采用配对t检验。以P ≤0.05为差异具有统计学意义。

    2    结    果

    2.1    Vim毁损术前后语音声学参数分析 （表2）　　  PD病人行Vim核毁损术前后，分别提取并分析病人的元音/a:/、/ i:/、/ u:/的发音声学参数F0、SDF0、F1、F2、F3、F4。

    　　      3例行Vim毁损术的PD男性病人在发元音/i:/时，其第1共振峰F1在手术前为 （247.00 ± 21.66） Hz，Vim毁损术后升高为 （303.33 ± 35.72） Hz，P ＜0.05，具有统计学差异。而女性PD病人手术前后进行比较，P ≥0.05，提示Vim毁损术前后，声学参数无统计学差异。

    2.2    PVP手术前后语音声学参数分析 （表3）　　  PD病人行PVP前后，分别提取并分析病人的元音/a:/、/ i:/、/u:/的发音声学参数F0、SDF0、F1、F2、F3、F4。

    3    讨    论

    　　      构音障碍是指由于中枢或外周神经系统损害而导致的，影响与发音有关的呼吸、发声、发音、共鸣或韵律等功能的“运动性言语障碍”。PD构音障碍是一种运动功能低下性构音障碍[7]。构音障碍可以发生在PD的任何阶段，通常在疾病后期加重，导致进行性的交流缺失和社会孤独。言语产生的每个环节，包括：呼吸、发声、发音、共鸣和韵律等[8]，在PD构音障碍中均有可能受到影响。言语功能的受损情况因病人的病情而异[6-7]。

    　　      虽然PD构音障碍的机理比较复杂，目前仍不清楚，但可以肯定的是，PD的构音障碍不同于肢体的运动失调。

    　　      黑质纹状体通路的进行性多巴胺能神经元耗损是PD的主要病理进程，也是基底核运动环路失常的初始部位。受损的神经肌肉功能是PD构音障碍的基础。以往的研究将言语、步态、姿势等归为PD的轴性特征，而声学研究证明，PD的言语与轴性及非轴性特征 （主要是震颤） 均相关。元音的停顿时间和F0稳定性与PD轴性特征相关，受基底核内多巴胺耗损的影响；而阅读中的F0稳定性、发音节奏等与非轴性特征有关，受基底核以外区域的非多巴胺损伤影响。停顿时间与轴性和非轴性损伤均相关。

现代神经外科技术治疗PD是基于PD病人丘脑腹外侧核 （VL）、苍白球内侧核 （GPi） 和丘脑底核 （STN） 核团过度活跃的假说，分别毁损或刺激以上核团[11]。Vim毁损术主要用于改善震颤症状，其他的运动症状也会相应有所改善。国外文献报道，行双侧Vim毁损术的PD病人，其语言功能会明显受损，甚至会出现语句重复等现象。而单侧Vim毁损术对病人发音的影响不尽相同，PD构音障碍加重或改善均有文献报道。PVP主要用于减轻PD症状，减少对侧运动功能障碍。有报道称双侧或单侧PVP后，PD构音障碍会明显改善，而相反的报道则认为，PVP术后会加重PD构音障碍[1，8-10]。

    　　      相对于脑深部电刺激术的高额手术费用，Vim毁损术和PVP费用较低，目前在我国多数PD病人还是采用这两种术式。本研究利用实验语音学的方法，初步探索了PVP和Vim毁损术对PD病人语音的影响，发现：单侧PVP和Vim毁损术对PD术后近期发音无显著性改变。只有行Vim毁损术的男性病人在发元音/i:/时，其第1共振峰F1于术后升高，有显著性差异。但本实验采集数据的病人例数较少，且语音记录仅为术后1周的时间，缺乏长期的术后观察。长期随访情况及双侧毁损术后发音情况将是本研究的下一步工作。

【参考文献】  [1] GENTIL M, PINTO S, POLLAK P, et al. Effect of bilateral stimulation of the subthalamic nucleus on parkinsonian dysarthria [J]. Brain and Lang, 2003, 85(2): 190-196.

[2] OZSANCAK C, AUZOU P, JAN M, et al. The place of perceptual analysis of dysarthria in the differential diagnosis of corticobasal degeneration and Parkinson's disease [J]. J Neurol, 2006, 253(1): 92-97.

[3] HAREL B, CANNIZZARO M, SNYDER P J. Variability in fundamental frequency during speech in prodromal and inci- pient Parkinson's disease: A longitudinal case study [J]. Brain Cogn, 2004, 56(1): 24-29.

[4] LIOTTI M, RAMIG L O, VOGEL D, et al. Hypophonia in Parkinson's disease: neural correlates of voice treatment revealed by PET [J]. Neurology, 2003, 60(3): 432-440.

[5] MILLER N, NOBLE E, JONES D, et al. Life with communication changes in Parkinson's disease [J]. Age Ageing, 2006, 35(3): 235-239.

[6] PINTO S, GENTIL M, KRACK P, et al. Changes induced by levodopa and subthalamic nucleus stimulation on parkinsonian speech [J]. Mov Disord, 2005, 20(11): 1507-1515.

[7] D E LETTER M, SANTENS P, DE BODT M, et al. The effect of levodopa on respiration and word intelligibility in people with advanced Parkinson's disease [J]. Clin Neurol Neuro- surg, 2007, 109(6): 495-500.

[8] HAREL B T, CANNIZZARO M S, COHEN H, et al. Acoustic characteristics of Parkinsonian speech: a potential bio- marker of early disease progression and treatment [J]. J Neurolinguistics, 2004, 17(6): 439-453.

[9] GOBERMAN A M. Correlation between acoustic speech cha- racteristics and non-speech motor performance in Parkinson Disease [J]. Med Sci Monit, 2005, 11(3): 109-116.

[10] PINTO S, OZSANCAK C, TRIPOLITI E, et al. Treatments for dysarthria in Parkinson's disease [J]. Lancet Neurol, 2004, 3(9): 547-556.

[11] 张宇清, 李勇杰. 神经核团毁损术治疗帕金森病 [J]. 立体定向和功能性神经外科杂志, 2004, 17(3): 178-182.