of the parameters and sample values at the time point of measurement are displayed on a CRT screen. Data can also be printed out on a recording sheet

Vol.28No.4,1987.10 257 音 声 言 語 医 学28:257−264,1987

原

著

気流 阻止法 を利用 した,発 声 時の空気 力学 的検査 法

澤 島 政 行

本 多 清 志*青

木 幸 夫**

要 約:発 声 障 害 に対 す る空 気 力 学 的 検 査 の 一 方 法 と し て,気 流 阻 止 法 を 用 い た 発 声 時 の 呼 気 圧(肺 内 圧)測 定 を,呼 気 流 率,声 の 強 さ,高 さ の 測 定 と組 合 せ る 方 法 を開 発 した.装 置 は 気 流 阻 止 用 の 回 転 シ ャ ッタ ー を,永 島 製 の 発 声 機 能 検 査 装 置PS-77の マ ウ ス ピー ス に 接 続 した も の で あ る. マ ウ ス ピー ス を気 密 に くわ え て 持 続 発 声 中 に シ ャ ッ タ ー を短 時 間 閉 じ る と,シ ャ ッタ ー 手 前 の 圧 は 急 速 に 上 昇 し,肺 内 圧 と平 衡 に 達 す る.圧 力,呼 気 流 率,声 の 強 さ,高 さ の4個 の 出 力 は マ イ ク ロ コ ン ピ ュー タ に読 み込 ま れ る.そ れ らの 時 間 カ ー ブ,指 定 し た 時 点 に お け る測 定 値 は,CRTス ク リー ンに 表 示 さ れ,ま た 記 録 紙 上 に 記 録 さ れ る.さ ら に デ ー タ は フ ロ ッ ピ ー デ ィ ス ク に 保 存 さ れ る. 本 法 は非 侵 襲 的 で 患 者 に と っ て 容 易 で あ り検 査 の 手 順 も簡 単 で あ る.本 法 は 声 門 下 圧 を 直 接 測 定 す る もの で は な い が,呼 気 使 用 の 効 力 を評 価 す る 臨 床 検 査 と し て は 非 常 に有 用 で あ る.

索 引用語:気 流 阻止法,空 気力 学 的検査,発 声機 能検 査,声 門の効 率,呼 気圧

Use of the airway

interruption

method

for evaluating

aerodynamic

conditions

in phonation

Masayuki

Sawashima,

Kiyoshi

Honda*

and Yukio

Aoki**

Abstract

: For the purpose of clinical evaluation

of aerodynamic

conditions

in

phona-tion,

we developed

a system

to measure

expiratory

lung pressure

using the airway

interruption

method,

combined

with measurements

of the air flow rate,

vocal pitch and

intensity.

In this system,

an air shutter

is connected

to the mouthpiece

of a PS-77,

made

by the Nagashima

Medical Instrument

Co., which measures

the air flow rate

simultaneous-ly with the vocal pitch and intensity.

The expiratory

air flow during sustained

phonation

is momentrarily

interrupted

by

closing the shutter

when the subject holds the mouthpiece

airtight

with his lips.

The air

pressure

at the shutter

is measured

at the moment when it reaches equilibrium

with the

subject's

lung pressure.

The output signals of the four parameters

are sampled

by microcomputer.

Time curves

東 京 大 学 医 学 部 音 声 言 語 医 学 研 究 施 設:〒113東 京 都 文 京 区本 郷7-3-1 *金 沢 工 業 大 学 電 子 工 学 科:〒921石 川 県 金 沢 南 局 区 内 野 々 市 町 扇 が 丘7-1 **永 島 医 科 器 械 株 式 会 社:〒113東 京 都 文 京 区本 郷5 -24-1

Research Institute of Logopedics and Phoniatrics, University of Tokyo : 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113, Japan *Dept . Electroengineering, Kanazawa Institute of Technology : 7-1 Ogigaoka, Nonoichi, Kanazawa minami-kyoku,

Ishikawa, 921, Japan

**Nagashima Medical Insrtument Co: 5-24-1 Hongo

, Bunkyo-ku, Tokyo 113, Japan 原 稿 受 理 昭 和62年7月13日

258

_{音声言語医学}

of the parameters and sample values at the time point of measurement are displayed on a CRT screen. Data can also be printed out on a recording sheet or stored in a mini-floppy disc.

This method is non-invasive and easy for the patient to perform. Our clinical experience has shown this method to be very practical and useful for evaluating aerodynamic condi-tions in phonation.

Key words : Airway interruption method, aerodynamic conditions, vocal function, glottal efficiency, expiratory lung pressure

1.緒 言 発 声 機 構 の 生 理 学 的 研 究 や,発 声 障 害 の病 態 の 検 査 に お い て,肺 か ら送 出 さ れ る 呼 気 の エ ネ ル ギ ー が,声 門 に お い て,ど の 程 度 声 の 音 源 に 変 換 さ れ る か を知 る こ と は 非 常 に 重 要 で あ る.こ の た め に は,発 声 時 の 呼 気 流 率 と と も に 声 門 下 に お け る呼 気 圧 を測 定 し,発 声 さ れ た 声 の 強 さ と の 関 係 を し らべ る必 要 が あ る. 最 近 は定 温 型 熱 線 流 量 計 を 用 い て,発 声 時 の 呼 気 流 率 を精 度 よ く測 定 す る こ とが 容 易 に な り,声 の 強 さ, 高 さ,呼 気 流 率 の 同 時 測 定 装 置 が 実 用 化 さ れ1),ま た 臨 床 デ ー タ の解 析 が 報 告 され て い る2∼5).一方 声 門 下 圧 の 測 定 は,実 験 的 に は行 わ れ て い る6∼11)が,臨床 実 用 と し て は 測 定 方 法 そ の もの に 問 題 が あ っ た. わ れ わ れ は 臨 床 実 用 を 目 的 と し て,気 流 阻 止 法 に よ る 発 声 時 の 呼 気 圧 の 測 定 を,呼 気 流 率,声 の 強 さ,高 さ の 測 定 と同 時 に行 う装 置 を 開 発 し た12∼15).この 論 文 で は,そ の装 置 の 概 要 と測 定 の 実 際 に つ い て 報 告 す る.

II.装 置 の 概 要

気 流 阻 止 法 に よ る 発 声 時 の 呼 気 測 定 の 原 理 を 図1に 示 す.図 は,気 流 シ ャ ッ タ ー に連 結 した マ ウ ス ピ ー ス を くわ え て発 声 し て い る と こ ろ の 模 式 図 で あ る.図 の 左 か ら,PEXは 肺 内 圧,Rsは 肺 か ら声 門 ま で の 気 流 抵 抗,Psは 声 門 下 圧,RGは 声 門 の 気 流 抵 抗,PAは 測 定 点 す な わ ち マ ウ ス ピ ー ス 内 の 圧 で あ る.Uは 呼 気 流 率 で あ る. 発 声 中 に 短 時 間 シ ャ ッ タ ー を 閉 じて 気 流 を停 止 させ る と,シ ャ ッ タ ー 手 前 の 圧 は 急 速 に 上 昇 し て肺 内圧 と 平 衡 に 達 す る.す な わ ち,図1のPAはPEXと 等 し くな り,気 流 の 停 止 と共 に 声 帯 振 動 も停 止 し,声 は と ま る. シ ャ ッ タ ー が 開 放 さ れ る と気 流 は 回 復 し声 も 再 び 続 く.こ の よ う に し て 得 ら れ た 呼 気 圧PEXは,声 門 を気 流 が 流 れ て い る 状 態 の 声 門 下 圧Psと 同 じ で は な い.呼 気 圧 と声 門下 圧 と の差 は,下 気 道 の 気 流 抵 抗(Rs)に よ る 圧 力 降 下 分 に相 当 す る,す な わ ちPEX-PS=U・Rsで あ ら わ さ れ る と考 え られ る. 気 流 阻 止 法 は,元 来 呼 吸 気 疾 患 の 気 道 抵 抗 を測 定 す る 目 的 で 利 用 され た16)が,こ れ を発 声 研 究 に 応 用 し た の は,西 田,周 防 屋17,18)であ る.わ れ わ れ の 装 置 の ブ ロ ッ ク 図 を 図2に 示 す. 図 の 左 端 の 検 出 部 は,永 島 医 科 器 械 製 のPS-771)の マ ウ ス ピ ー ス と熱 線 流 速 トラ ン ス ジ ュ ー サ の 間 に 回 転 弁 シ ャ ッタ ー お よ び 圧 力 トラ ン ス ジュー サ を組 込 ん だ もの で あ る.検 出 部 か ら の 出 力,す な わ ち 声 の 基 本 周 期,音 圧,呼 気 流 率 はPS-77の 抽 出 部 を経 てA/D変 換 器 に 送 ら れ る.ま た 圧 力 トラ ン ス ジ ュ ー サ の 出 力 も A/D変 換 器 に 送 ら れ る.こ れ ら4個 の 信 号 は,8ビ ッ

図1気

流阻止法の模式図

Vol.28No.4,1987.10 259 図2装 置 の ブ ロ ック図 図3気 流 シ ャ ッター の模 式 図 トの 精 度,32Hzも の サ ン プ ル 速 度 で デ ィ ジ タ ル 化 さ れ,マ イ ク ロ コ ン ピ ュ ー タ に 読 み 込 ま れ る.サ ン プ ル さ れ た 値 は,そ の4秒 分 が4チ ャ ン ネ ル の 時 間 カ ー ブ と して デ ィ ス プ レ イ 上 に 表 示 され る.入 力 信 号 が 実 時 間 で モ ニ タ ー で き る よ う に,表 示 され た デ ー タ は ソ フ トウ エ ア に よ り水 平 に ス ク ロ ー ル され る.ま た,気 流 阻 止 の シ ャ ッ タ ー パ ル ス に よ り,そ の 前 後2秒 間 の 時 間 カ ー ブ が,静 示 画 像 と し て 表 示 さ れ る.こ の 静 止 画 像 に つ い て,測 定 時 点 を カ ー ソル で 指 示 す る と,そ の 時 点 の 値 が 数 値 で 画 面 に 表 示 され る.画 面 に 表 示 さ れ た 時 間 カ ー ブ お よ び 測 定 点 は,プ リ ン タ で 記 録 され る. 記 録 紙 上 の 画 面 の 大 き さ は,約10cm×8cmで,病 歴 に貼 布 す る の に 適 当 な 大 き さ に し て あ る.ま た デ ー タ は フ ロ ッ ピ ー デ ィ ス ク に 保 存 す る こ とが で き る. 図3は,気 流 シ ャ ッ タ ー の模 式 図 で あ る.シ ャ ッタ ー は 回 転 弁 で_{,円 筒 の シ ャ フ トに そ の軸 と直 角 方 向 の} 風 穴 を く り抜 い た もの を 気 流 の 通 路 に 設 置 し た もの で あ る.風 穴 が 通 路 と一 致 す れ ば シ ャ ッ タ ー は全 開 とな り,シ ャ フ トが こ の位 置 か ら90度 回 転 す る と通 路 は 完 全 に遮 断 され る.シ ャ ッ タ ー の 開 閉,す な わ ち シ ャ フ トの 回 転 に は,ス テ ップ モ ー タ を用 い た.こ の モ ー タ は,1パ ル ス 当 た り15度 回転 し,6個 の パ ル ス で90度 回 転 す る.駆 動 パ ル ス の 間 隔 を5msecと し,シ ャ ッ タ ー の 開 閉 は 外 部 の 手 動 ス イ ッ チ で 行 う よ う に し た .す な わ ち,ス イ ッ チ を1回 押 す と,6個 の パ ル ス 列 に よ っ て シ ャ ッ タ ー が 閉 鎖 し,あ ら か じめ 指 定 し た 時 間 の 後 に 開 放 す る.こ の 開 放 運 動 も6個 の パ ル ス 列 に よ っ て 駆 動 さ れ る.シ ャ ッ タ ー の 機 械 的 応 答 時 間 は,1ス テ ップ 角 に つ き,パ ル ス 間 隔(パ ル ス の 立 上 りの 間 隔) 5msecよ り十 分 に短 か く,第1の パ ル ス の 立 上 り か ら6番 目 の パ ル ス の 立 上 り ま で の 所 用 時 間 は25msec で あ る の で,シ ャ ッ タ ー の 開 閉 運 動 に要 す る 時 間 は25 msec∼30msecの 間 に あ る.気 流 阻 止 の 目 的 と し て は,十 分 な 速 さ と考 え ら れ る. シ ャ ッ ター を マ ウ ス ピ ー ス に 連 結 す る 部 分 に圧 力 ト ラ ンス ジ ュ ー サ を 挿 入 し た.図4は,持 続 発 声 中 に気 流 阻 止 を行 っ た 時 の トラ ン ス ジ ュ ー サ 出 力 の ア ナ ロ グ 記 録 で あ る.気 流 阻 止 を行 わ な い 時 は,圧 力 は ほ ぼ大 気 圧 を 示 し,声 の 基 本 周 期 に 一 致 した 細 か い 振 動 を示 す.気 流 阻 止 の 直 後 か ら圧 力 は 急 激 に上 昇 し声 が 停 止 し た 後 に 圧 力 カ ー ブ は 水 平 部 分 を 示 す.上 昇 カ ー ブ が 水 平 線 に移 行 す る 時 点 が,マ ウ ス ピー ス 内 の 圧 が 肺 内 圧 と平 衡 に達 し た 時 点 と思 わ れ る.予 備 的 な 実 験 か ら, シ ャ ッ タ ー が 閉 じ て か ら平 衡 に 達 す る ま で の 時 間 は お よ そ200msec前 後 で あ る こ とが 示 さ れ た.し た が っ て,シ ャ ッ タ ー の 閉 鎖 時 間 は200msecよ り も長 い 必

260

_{音 声言 語 医学}

図4持 続 発 声中 の 気 流阻 止 に よる シ ャ ッタ ー 手 前 の圧 力 変 化(ア ナ ログ記 録) 要 が あ る.一 方 気 流 阻 止 を続 け る と,喉 頭 や 呼 気 送 出 系 に 何 らか の 反 応 が お こ り,は じ め の発 声 の 条 件 が 変 化 す る こ と が 考 え ら れ る.こ れ ら の 事 を 勘 案 の 結 果, シ ャ ッ タ ー の 閉 鎖 時 間 を400msecと 決 定 し た.こ の 値 は,経 験 的 に採 用 さ れ た もの で あ る. 図5は 検 出 部 の 写 真 で あ る.口 唇 か らの 呼 気 の 洩 れ が な い よ う に,マ ウ ス ピ ー ス は 鍔 つ き の シ リ コ ンの も の を 用 い た.マ ウ ス ピー ス と流 速 トラ ン ス ジ ュ ー サ の 開 口端 との 間 の 白 い 箱 が シ ャ ッ タ ー 部 分 で あ る.ト ラ ン ス ジ ュ ー サ の 開 口 端 か ら マ イ ク ロ ホ ン まで の 距 離 は,PS-77と 同 じ20cmと して あ る. III.測 定 の 実 際 測 定 は 防 音 室 内 で 行 う.被 検 者 に は,マ ウ ス ピ ー ス の 鍔 が 口 唇 と歯 の 間,つ ま り口腔 前 庭 に は ま り込 む よ う に,マ ウ ス ピー ス を くわ え さ せ,口 唇 を マ ウ ス ピ ー ス に 密 着 させ,息 _{が 洩 れ な い よ う に す る .顎 は 少 し開} い て,歯 _{は マ ウ ス ピ ー ス の 突 起 部 に軽 くあ て る.口 形} と し て は,円 唇 の 〔u〕ま た は 〔o〕に 近 い つ も りで あ る.気 流 阻 止 の 瞬 間 に 急 速 に 上 昇 す る 口腔 内 圧 に対 抗 す る よ う に,口 唇 と頬 を 緊 張 さ せ る.ま た,鼻 か らの 息 洩 れ を 防 ぐ た め に 呼 吸 機 能 検 査 用 の ノ ー ズ ク リ ッ プ を 用 い る か,発 声 の 時 に 自 分 で鼻 を つ ま ませ る.著 者 は,ノ ー ス ク リ ッ プ で よ り も 自 分 で 鼻 を つ ま ませ た 方 が 患 者 に と っ て や りや す い と思 う. ま ず,こ の 状 態 で2∼3秒 の 持 続 発 声 を 行 わ せ,シ ャ ッ タ ー で 呼 気 が 止 り,声 が 止 っ て もそ の 状 態 を持 続 す る よ う に指 示 し,数 回 の 練 習 を 行 う.こ の 時 は圧 力 測 定 は行 わ ず,気 流 阻 止 に よ っ て 直 ち に 声 が 止 り,シ ャ ッ タ ー の 開 放 に よ っ て 直 ち に も と の 声 が 戻 る こ とが 確 実 に再 現 され る こ と を た しか め る.息 洩 れ が あ っ た り,声 道 の 形 が 気 圧 に よ っ て あ る程 度 以 上 変 形 し た り す る と,声 は 急 激 に は 止 ら な い.ま た,気 流 阻 止 の 直 後 に 呼 気 動 作 を止 め た り,声 門 の 状 態 を 変 化 させ る と, シ ャ ッ タ ー 開 放 後 直 ち に も との 声 に 戻 る こ とが な い. 多 くの 例 で は,数 回 の 練 習 で,安 定 した 気 流 阻 止 が 可 能 に な る. 測 定 は,検 者 が モ ニ タ ー に 画 か れ る4チ ャ ン ネ ル の 時 間 カ ー ブ を 観 察 しな が ら行 う.発 声 開 始 後1∼2秒 で,強 さ,基 本 周 期,流 率 が 安 定 し た 時 点 で 気 流 阻 止 の シ ャ ッ タ ー を 押 す.シ ャ ッ タ ー パ ル ス に よ り,そ の 前 後 各2秒 間 の 時 間 カ ー ブ が モ ニ タ ー上 に 停 止 す る. 理 想 的 な 例 で は,シ ャ ッタ ー 閉 鎖 と と も に,強 さ,呼 気 流 率,基 本 周 期 の 時 間 カ ー ブ は 急 速 に 基 線 の レベ ル に下 り,ほ と ん ど同 時 に圧 力 の カ ー ブ が 急 激 に 立 上 り 次 い で 水 平 線 を 画 く.シ ャ ッ タ ー の 開 放 に よ り圧 力 カ ー ブ は 急 激 に 基 線 に戻 り_{,圧 力 カ ー ブ は 全 体 と し て 台} 形 とな る.一 方,強 さ,基 本 周 期,呼 気 流 率 は 急 速 に 立 上 り,も との レ ベ ル を持 続 す る.こ の 際 呼 気 流 率 に は 一 時 的 な オ ー バ ー シ ュ ー トが み られ る. 停 止 画 像 上 で,各 デ ー タ が 不 安 定 で あ っ た り,声 の 停 止 が な か っ た り,圧 力 カ ー ブ が 台 形 か ら著 し く変 形 し て い る 時 は,プ ロ グ ラ ム を戻 し て,同 じ測 定 を や り な お す.測 定 の 手 順 は キ ー ボ ー ドの 操 作 で 進 め て ゆ く. 現 在 の シ ス テ ム で は,い わ ゆ る 楽 な 発 声 で2回,声 の 高 さ と強 さ を代 え て4回,合 計6回 の 測 定 を 一 組 と し て プ ロ グ ラ ム が 作 られ て い る. 順 次 モ ニ タ ー を し な が ら6回 の 測 定 を 終 る と,プ ロ グ ラ ム は プ リ ン トア ウ トに 進 む.こ の 段 階 で,再 び1 回 目 か ら6回 目 ま で の 測 定 デ ー タ を順 に 呼 び 出 し,最 終 的 な 計 測 を行 う.す な わ ち,静 止 した4チ ャ ン ネ ル の 時 間 カ ー ブ の 計 測 時 点 を カ ー ソル で 指 定 す る と,そ の 時 点 の 数 値 が 画 面 に表 示 さ れ る,声 の 強 さ,基 本 周 期,呼 気 流 率 は,同 一 の カ ー ソ ル を用 い,気 流 阻 止 直 前 の 安 定 した 部 分 を 指 定 す る.各 パ ラ メ ー タ の 表 示 の 単 位 は,dBSPL,Hz,ml/secで あ る.呼 気 圧 の 計 測 時 点 は,別 の カ ー ソル を 用 い,立 上 っ た 圧 が 水 平 方 向 図5PS-77の 検 出 部 に 気 流 シ ャ ッ タ ー を 組 込 ん だ 装 置 の 外 観

Vol.28No.4,1987.10 261 図6声 の強 さ を変 え て発 声 した時 の時 間 カ ー ブ,測 定 値,お よび測 定 値 の菱 形 表 示 に折 れ 曲 っ た 時 点 を選 ぶ.数 値 の 表 示 はmmH2Oで あ ら わ さ れ る.計 測 時 点 の 指 定 は,時 間 カ ー ブ の 視 察 で 行 わ れ る わ け で あ る. プ リ ン トア ウ トに 際 し,時 間 カ ー ブ の デ ー タ だ け で は な く,4個 の パ ラ メ ー タ の 関 係 を菱 形 の パ タ ー ン と して あ ら わ す よ う に した.こ の 菱 形 で は,中 心 の 原 点 か ら横 軸 左 方 向 に呼 気 圧,右 方 向 に 呼 気 流 率 を 対 数 尺 度 で あ ら わ し,縦 軸 上 方 に 強 さ,下 方 に 基 本 周 期 を対 数 尺 度 で あ ら わ す. 図6は,正 常 で 声 の 強 さ を 変 え て発 声 した 時 の 記 録 の 例 で あ る.時 間 カ ー ブ 上 の 縦 の 点 線 は,測 定 時 点 を 示 し,そ の 時 点 の 測 定 値 が 数 値 で 表 示 し て あ る.右 側 の 菱 形 の 図 形 は,2個 の 測 定 デ ー タ を 重 ね 画 き し た も の で,横 軸 のEPは 呼 気 圧,MFRは 呼 気 流 率,縦 軸 の SPLは 声 の 強 さ,Foは 基 本 周 期 を あ らわ す.横 軸 全 体 の 長 さ は,呼 気 圧 と呼 気 流 率 の 積 す な わ ち 呼 気 の パ ワ ー に 相 当 す る こ と に な る.呼 気使 用 の効 率が 高 けれ ば, 上 向 き の 三 角 形 は 尖 っ て 背 が 高 くな り,効 率 が 低 け れ ば つ ぶ れ て 背 の 低 い 三 角 形 とな る.ま た 呼 気 圧 が 高 け れ ば 三 角 形 の 裾 は 左 に 長 く,呼 気 流 率 が 多 け れ ば 裾 は 右 に 長 く な る.つ ま り こ の 図 形 は,呼 気 使 用 の 効 率 を 単 純 な パ タ ー ン と し て 表 示 す る も の で あ る.現 在 の と こ ろ は,定 性 的 な 評 価 の 参 考 に す る 段 階 で あ る. 現 在 わ れ わ れ は こ の 装 置 を使 っ て,臨 床 デ ー タ を収 集 中 で あ る.今 まで の 使 用 経 験 で は,患 者 に 無 理 な 強 さや 高 さ の 声 を要 求 しな け れ ば,比 較 的 安 定 し た 信 頼 性 の あ る 測 定 が で き る と思 わ れ る.検 査 の 手 間,お よ び 所 用 時 間 も,十 分 に 日常 外 来 検 査 と し て 無 理 の な い 範 囲 内 で あ る. IV.考 察 1.発 声 機 能 検 査 に お け る 空 気 力 学 的 検 査 発 声 障 害 の 診 断,評 価 に お い て,呼 気 が 如 何 に効 率 よ く声 の 音 源 生 成 に 利 用 さ れ て い る か を知 る こ とは 重 要 な 項 目 の1つ で あ る.日 本 音 声 言 語 医 学 会 の 発 声 機 能 検 査 法 検 討 委 員 会 で は,空 気 力 学 的 検 査 と して この 項 目 を と りあ げ て い る19).発 声 時 の 呼 気 使 用 の 効 率 を 最 も端 的 に あ ら わ す もの は,van den Berg6)の 定 義 に よ る“glottal efficiency” で あ ろ う.そ の 定 義 に よ れ ば,声 門 に お け る 効 率 は,生 成 さ れ た 声 のパ ワ ー と,

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音声言語医学

声 門 下 の 呼 気 の パ ワ ー の 比 で あ ら わ さ れ る.声 門 下 の パ ワ ー は,声 門 下 圧(平 均 値)と 呼 気 流 率 の 積 で あ る. し た が っ て,効 率 を知 る た め に は,声 の 強 さ,声 門 下 圧,呼 気 流 率 を 同 時 測 定 す る必 要 が あ る. 冒 頭 に 述 べ た よ う に,声 の 強 さ,基 本 周 期 お よ び呼 気 流 率 の 測 定 は す で に実 用 化 され て い る が,声 門 下 圧 の 測 定 は,実 験 的 に行 わ れ る他 は,臨 床 実 用 と し て普 及 す る に は 技 術 的 な 問 題 が 残 され て い た. 一 般 に臨 床 検 査 と し て の 条 件 と し て あ げ られ る こ と は,で き る だ け 直 接 的 で か つ 信 頼 性 の あ る デ ー タが 得 られ る こ とに 加 え て,患 者 に と っ て 非 侵 襲 的 で あ り, か つ 検 者 に と っ て も被 検 者 に と っ て も比 較 的 簡 単 で 容 易 に 実 施 で き る こ と,ま た 必 要 に 応 じて 繰 り返 し実 施 で き る こ とで あ ろ う.そ の 他 に経 済 的 な 負 担 も無 視 す る こ と は で き な い が,こ の 問 題 は こ こで は 論 じ な い と して,上 記 の 技 術 的 な条 件 か ら声 門 下 圧 の 測 定 を考 え て み よ う. 最 も直 接 的 で 信 頼 性 の 高 い 測 定 法 は,気 管 内 穿 刺 で あ る が,こ の 方 法 は 発 声 機 能 の 臨 床 検 査 と し て は,あ ま りに も侵 襲 が 大 き い と考 え ら れ る.経 声 門 法 と して, 声 門 下 に小 型 の 圧 力 トラ ン ス ジ ュー サ を 挿 入 す る 方 法 が 近 年 開 発 さ れ た11).こ の 方 法 は組 織 の 損 傷 は な い が, 咽 喉 頭 を麻 酔 し,声 門 後 端 を通 し て トラ ン ス ジ ュ ー サ を保 持 し,か つ 自 然 な発 声 を さ せ る と い う作 業 は,検 者 に と っ て も患 者 に と っ て も容 易 で は な い で あ ろ う. ま た,ト ラ ン ス ジ ュ ー サ の 温 度 特 性 そ の 他 か ら,こ の 方 法 は 静 的 な 圧(平 均 呼 気 圧)の 測 定 に は 向 か な い20)と い う問 題 も あ る. 間 接 法 と して 実 験 音 声 等 で よ く用 い られ た 方 法 は食 道 内 圧 の 測 定 で あ る6∼8).食 道 内 に バ ル ー ン を 飲 み 込 み,そ の 内 圧 を測 定 す る もの で,こ の 方 法 で は 発 声 を 阻 害 す る こ と は な い.た だ し気 管 内 圧 と食 道 内 圧 の ず れ は,肺 気 量 に よ っ て 変 化 し,し た が っ て声 門 下 圧 を 求 め る た め に は肺 気 量 を考 慮 に 入 れ た 補 正 が 必 要 に な る17,21).また,非 侵 襲 的 と は い い な が ら,食 道 にバ ル ー ン を 飲 み 込 む とい う 手 間 が,外 来 の 日常 的 な 臨 床 検 査 と して 適 当 か ど うか 疑 問 が 残 る. 以 上 の 方 法 に比 べ て,気 流 阻 止 法 は,従 来 の 発 声 機 能 検 査 装 置 に 気 流 シ ャ ッタ ー を 組 込 ん だ もの で,患 者 の 仕 事 と し て は,マ ウ ス ピ ー ス を くわ え て持 続 発 声 を 行 う とい う,従 来 行 わ れ て い る 作 業 と同 一 で あ る の で, 非 侵 襲 的 で あ る と同 時 に,検 査 の 単 純 さ容 易 さ と い う 点 で は 非 常 に す ぐれ て い る.気 流 阻 止 法 は,元 来 は 呼 吸 気 疾 患 に お け る肺 ・気 管 支 の 気 流 抵 抗 を 測 定 す る 方 法 と し て 開 発 さ れ た16)もの で,こ れ を発 声 時 の 空 気 力 学 的 な 検 査 と して 応 用 し た の は 西 田,周 防 屋17,18)であ る.こ の 方 法 は,従 来 の 上 記 の 方 法 と異 な り,声 門 下 圧 を 連 続 的 に 記 録 す るの で は な く,持 続 発 声 中 の あ る 短 い 時 点 の 呼 気 圧 を測 定 す る もの で あ る.し た が っ て 発 声 発 語 時 の 圧 変 化 を 動 的 に 記 録 す る こ と は で き な い. 現 在 に お け る発 声 機 能 検 査 で は,種 々 の 測 定,評 価 は,特 殊 な 場 合 を除 き,定 常 的 な 持 続 発 声 に つ い て 行 わ れ て い る.将 来 は,変 動 す る会 話 音 声 も検 査 の 材 料 とな る で あ ろ うが,そ の 場 合 に お い て も,持 続 発 声 に お け る デ ー タ が 基 準 的 な も の と して そ の 価 値 を 保 つ と 考 え られ る.し た が っ て 連 続 的 な 記 録,解 析 が で きな い と い う制 約 は,現 在 将 来 と も に 発 声 機 能 の 臨 床 検 査 と し て の 価 値 を 損 な う もの で は な い. 従 来 の 空 気 力 学 的 検 査 で は,比 較 的 容 易 に測 定 で き る 呼 気 流 と音 声 信 号 を用 い て,種 々 の 評 価 法 が 工 夫 さ れ て い る.呼 気 流 に 含 まれ る直 流 分 と交 流 分 の 比 す な わ ちAC/DC比(一 色22)),呼 気 流 率 と声 の 強 さ の 比(福 田 他23)),音 声 波 一 呼 気 流 指 数(垣 田5,24)),音 圧 の 回 帰 推 定 値 と実 測 値 との 差(鯨 井25)),な ど は そ れ で あ る. これ ら の評 価 法 は,そ れ ぞ れ に 臨 床 的 意 味 を 持 つ も の で あ るが,発 声 に 要 す る呼 気 の パ ワ ー を と ら え て い な い とい う点 で は,不 十 分 で あ る と い わ ざ る を 得 な い. 特 に,声 門 抵 抗 が 十 分 に高 く,呼 気 流 率 の 増 加 が み ら れ な い 臨 床 例 に対 し て は,こ れ らの 方 法 は 無 力 で あ る. 気 流 阻 止 法 の 応 用 は,こ の 欠 点 を補 な うた め の もの で あ る. 2.発 声 時 の 肺 内圧 と声 門 下 圧 気 流 阻 止 法 は,気 流 を停 止 さ せ た 時 の 肺 内 圧 を測 定 す る も の で あ る か ら,発 声 時 に得 られ る の は 呼 気 圧(肺 内 圧)で あ っ て,呼 気 が 流 れ た 状 態(発 声 中)の 声 門 下 圧 と は 同 一 で は な い.西 田,周 防 屋17)は,気 管 切 開 を 受 け た 症 例 に つ い て 声 門 下 圧 と気 流 阻 止 の 同 時 測 定 を 行 い,両 者 に 差 は み られ な い と報 告 し て い る.気 流 阻 止 法 は,元 来 肺 気 管 支 系 の 気 流 抵 抗 を測 定 す る もの で あ り,呼 吸 時 に こ の 方 法 で 得 ら れ る肺 内 圧PEXは,呼 気 流 率Uと 気 道 抵 抗Rsの 積,す な わ ちPEX=U・Rsと な る.正 常 人 に お い て もRsは ゼ ロ で は な く,呼 気 流 率 が 増 加 す る と と も に 気 道 抵 抗 に よ っ て 生 ず る 圧 の 落 差 は 大 き く な る と考 え ら れ る.発 声 時 中 の 声 門 下 圧Ps と,気 流 阻 止 時 の 肺 内 圧PEXの 関 係 は,声 門 抵 抗 をRg とす れ ば: PEX=U(Rs+Rg) Ps=U・Rg PEX-Ps=U・Rs で あ ら わ さ れ る. わ れ わ れ の 予 備 的 実 験13,15)では,U・Rsは 呼 気 流 率

Vol.28No.4,1987.10 ₂₆₃ が 小 さ い 時 は,U・Rgに 対 して 無 視 で き る 程 に小 さ い が,呼 気 流 率 の 増 加 と と も に 値 は増 加 し,無 視 で きな くな る よ うで あ る.ま た,そ の 値 は,呼 気 流 率 の 簡 単 な 関 数 と して 求 め られ る と思 わ れ た.こ の 点 に つ い て は今 後 の 検 討 を 要 す る. 発 声 時 の肺 内 圧 は,端 的 に は,発 声 時 の 呼 気 努 力 を あ らわ す とい え よ う.呼 気 努 力 は,発 声 時 の 呼 気 使 用 の 重 要 な パ ラ メ ー タ と し て そ れ 自 身 意 味 を持 つ もの で あ る.ま た,下 気 道 の 気 流 抵 抗 に あ ま り変 化 が な い場 合,呼 気 圧 に あ らわ れ る異 常 は,声 門 下 圧 の 異 常 を 忠 実 に 反 映 し て い る筈 で あ り,呼 気 圧 は,い わ ゆ る910t-tal efficiencyの 評 価 に 用 い る パ ラ メ ー タ と し て も 十 分 に 有 用 で あ る. 3.気 流 阻 止 装 置 に つ い て 気 流 阻 止 法 を気 道 抵 抗 の 測 定 に 応 用 し た 原 法16)で は,流 量 計 の 開 口端 の 開 閉 を,ゴ ム 手 袋 を は め た 手 で 行 う と記 載 さ れ て い る.西 田,周 防 屋17)の装 置 で は,手 動 の ソ ル ン トン シ ャ ッ タ ー(空 気 嚢 を用 い た,古 典 的 な 写 真 機 の シ ャ ッタ ー)を 利 用 した とい う26).い ず れ も 手 動 の シ ャ ッ タ ー で あ る.わ れ わ れ は,高 速 で,か つ 精 度 の 良 い シ ャ ッタ ー と し て,ス テ ッ プ モー タ に よ り 駆 動 す る 回 転 弁 シ ャ ッタ ー を使 用 す る こ と と し た.シ ャ ッタ ー の 開 閉 に 要 す る時 間,約30msecは,気 流 阻 止 の 目的 に は 十 分 な 速 さで あ る と思 わ れ る.シ ャ ッ タ ー の 閉 鎖 時 間 に つ い て は_{,極 端 に 短 か け れ ば圧 平 衝 を} 得 ら れ ず,ま た 長 過 ぎ る と呼 吸 気 系 の 再 調 節 が お こ る の で,1/5秒 以 内 に す べ き で あ る と原 法16)に述 べ られ て い る.わ れ わ れ の 装 置 で は,平 衡 に 達 す る まで に 約 200msecを 要 し,持 続 発 声 の 構 え を保 て ば,400msec 以 上 は そ の 状 態 が 持 続 す る こ とが わ か っ た.自 然 な 呼 吸 と持 続 発 声 とで は,気 流 阻 止 に よ る 圧 の 立 ち 上 り, 平 衡 状 態 の 持 続 は異 な る と考 え ら れ る.わ れ わ れ は 予 備 実 験 の 結 果 か ら閉 鎖 時 間 を400msecと 設 定 し た. 回 転 弁 シ ャ ッ ター の 欠 点 は,機 械 的 な モ ー タ を使 用 す るた め,そ の 部 分 の 体 積 が 大 き く重 い こ とで あ る. そ の た め に,従 来 の 発 声 機 能 検 査 装 置 の よ う に,患 者 が 手 で 保 持 す る こ とは 不 可 能 で あ る.シ ャ ッ タ ー に つ い て は 今 後 改 良 の 余 地 が あ る と思 わ れ る. 4.測 定 の 実 施 に つ い て 経 験 し た 症 例 の 多 く に つ い て は,事 前 の 説 明 と2 ∼3回 の 練 習 に よ り安 定 した 測 定 が 可 能 で あ っ た_.た だ し,極 端 に 呼 気 流 率 の 多 い 例 や,声 門 を 強 く閉 鎖 す る(痙 攣 性 発 声 障 害 な ど)例 で は 本 法 は不 向 きで あ る と 思 わ れ る. 一 回 一 回 の 測 定 が う ま くで きた か 否 か を看 視 す る こ とは 必 要 で あ り,こ の た め にわ れ わ れ は 実 時 間 の モ ニ タ ー シ ス テ ム を 用 い て い る.一 般 に 患 者 に 一 定 の 作 業 を や らせ,そ の 結 果 か ら身 体 機 能 を判 定 す る とい う検 査 で は,患 者 が 指 定 通 り に作 業 を 行 っ て い る か 否 か を 看 視 し,そ れ に よ っ て 測 定 結 果 の 採 否 を決 定 しな け れ ば な らな い 場 合 が あ る.本 法 な ど は そ の 典 型 例 で あ ろ う. 測 定 が う ま くい か な い場 合 の 多 くは,安 定 し た 持 続 発 声 お よ び 呼 気 の 保 持 が 行 わ れ て い な い,あ る い は 口 唇 や 鼻 か ら の 呼 気 の 洩 れ,ま た は 気 流 阻 止 に よ っ て発 声 の 条 件 を変 え る等 で あ る.こ れ ら の こ とは,画 面 の 時 間 カ ー ブ の パ タ ー ン,声 の停 止 ・回復 の有 無 な どで 察 知 さ れ る の で,そ の 場 合 は測 定 の や り直 し とい う こ とに な る.ま た,測 定 操 作 が う ま く行 わ れ た と 思 わ れ る例 で も,圧 力 の 時 間 カ ー ブ は,必 ず し も理 想 的 な台 形 を 画 く と は 限 らず,測 定 時 点 も機 械 的 に は 決 定 で き な い 面 も あ る.い わ ば 人 間 の 行 為 と し て 多 少 の 不 確 定 を含 ん だ 検 査 で あ り,そ れ ゆ え に1回 ご とに 検 者 の 目 と手 で 測 定 を 行 う と い う の が 現 状 で あ る. 装 置 そ の もの か ら考 え れ ば,適 当 な デ ー タ 処 理 を行 い,測 定 点 の 定 義 を決 め て 自動 計 測 に発 展 さ せ る こ と は 十 分 に 考 え られ るが,現 段 階 で は そ の レベ ル に は達 し て い な い. 以 上,気 流 阻 止 法 を 用 い た 空 気 力 学 的 検 査 の 装 置 と 測 定 の 実 施 法 につ い て 報 告 した.現 在 正 常 者 お よ び 病 的 症 例 に つ い て 臨 床 デ ー タ を収 集 中 で あ る.測 定 デ ー タ を どの よ う に処 理 し評 価 の 基 準 を 作 る か に つ い て は,今 後 あ ら た め て 報 告 し た い. V.結 語

発声 障害 に対 す る臨床 的検 査法 として,気 流 阻止 法

に よる発 声時気 圧 の測定 法 を開発 した.本 論文 で は装

置 と測 定 の実際 につい て紹介 した.こ の 方法 は,発 声

中の声 門下 圧 を測定 す る もので は ないが,非 侵 襲 的か

つ比 較 的容 易 に発声 時 の呼気 圧(肺 内圧)を 測 定 す る

もの で あ り,声 の強 さ,高 さ,呼 気流 率 と組合 せ る こ

とに よ り,臨 床 的 な空気 力学 的検 査 として,発 声時 の

呼 気使 用 の効 率 を評価 す るのに有効 であ る.

本 研 究 は,文 部 省 科 学 研 究 費 試 験 研 究(No.59870055)の 補 助 を う けた.ま た,本 研 究 は 第30回 日本 音 声 言 語 医学 会 総 会 お よび 第20 回 国 際 音 声 言 語 医学 会 議 で 発 表(ビ デ オ 演 題)し た.

文

献

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