朱孟賢 姜成惠 周廣超 汪彬昺 李盛 施星輝

1.南京醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院口腔頜面外科 南京 210000；2.江蘇省口腔疾病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 南京 210000；3.南京醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院影像科 南京 210000

超聲影像技術(shù)對(duì)發(fā)音時(shí)舌體運(yùn)動(dòng)模式的研究，自20世紀(jì)80年代開(kāi)始出現(xiàn)，近年來(lái)應(yīng)用逐漸廣泛，特別是在超聲反饋治療語(yǔ)音障礙和發(fā)音舌體模式成像研究等方面[1-2]。早期，由于超聲成像的圖像清晰度較低、缺少舌尖及舌側(cè)面信息、模型重建算法復(fù)雜等因素，限制了超聲的廣泛應(yīng)用。近些年來(lái)，隨著超聲設(shè)備的日益先進(jìn)以及成像技術(shù)的進(jìn)步，使數(shù)據(jù)采集更加準(zhǔn)確，并能滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間發(fā)音檢查的需要，使其成為語(yǔ)音學(xué)和病理語(yǔ)音學(xué)研究中越來(lái)越受歡迎的舌運(yùn)動(dòng)成像工具[3-4]。目前，在發(fā)音舌體運(yùn)動(dòng)模式的超聲研究中，對(duì)于超聲的應(yīng)用原理、應(yīng)用范圍及使用方法等方面尚缺乏統(tǒng)一和規(guī)范。本文將對(duì)發(fā)音舌體運(yùn)動(dòng)的超聲影像研究進(jìn)展作一綜述。

1 超聲研究發(fā)音舌運(yùn)動(dòng)的原理

超聲波是一種無(wú)輻射、無(wú)侵害的舌體成像方法，可實(shí)時(shí)捕捉舌體軟組織的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，提供清晰的舌運(yùn)動(dòng)信息。超聲轉(zhuǎn)換器會(huì)發(fā)出遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人耳所能感知的高頻聲波（3～16 MHz）。該高頻聲波可穿過(guò)皮膚、脂肪、肌肉等機(jī)體含水的組織，在有空氣的組織邊界（如舌體表面）處被反射，并被轉(zhuǎn)換器再次接收。接收到的反射波信號(hào)將由計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換成圖像，并可近乎實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)[5]。超聲波并不能對(duì)骨組織成像且會(huì)被空氣強(qiáng)烈反射。舌體組織中沒(méi)有骨組織（舌骨除外），且舌背與上腭之間有空氣存在。當(dāng)轉(zhuǎn)換器置于頸部頦下皮膚時(shí)，即可觀察到舌背表面空氣形成的高回聲白線(xiàn)[6]（圖1）。正常人舌的超聲影像可顯示下頜舌骨肌、頦舌骨肌、舌中隔及兩側(cè)頦舌肌等解剖結(jié)構(gòu)，且均呈低回聲區(qū)，而頸深筋膜、兩側(cè)舌下腺等結(jié)構(gòu)則呈高回聲區(qū)影像[7]。

圖1 1例正常兒童/a/音的舌超聲圖像示例Fig 1 An example of ultrasound images of the tongue of a normal child with/a/sound

2 超聲影像技術(shù)在發(fā)音舌運(yùn)動(dòng)模式研究的應(yīng)用

2.1 發(fā)音特征增齡性改變的研究

對(duì)于不同年齡段語(yǔ)音特征的比較研究是語(yǔ)音學(xué)中的研究熱點(diǎn)，超聲影像技術(shù)在該領(lǐng)域中扮演重要角色。Zharkova[8]聯(lián)合超聲和聲學(xué)分析技術(shù)，對(duì)比研究了使用蘇格蘭英語(yǔ)的成人和兒童其擦音的發(fā)音特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相較于成人，兒童舌體運(yùn)動(dòng)模式的多樣性特征更為顯著。隨后，Zharkova等[9]又對(duì)7～13歲的蘇格蘭英語(yǔ)兒童的擦音進(jìn)行超聲和聲學(xué)聯(lián)合研究。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，年齡越小，舌體運(yùn)動(dòng)的多樣性表現(xiàn)得越明顯。有學(xué)者[10-11]發(fā)現(xiàn)，相較于成年人，兒童在發(fā)音時(shí)有更多的協(xié)同發(fā)音的表現(xiàn)，這種協(xié)同發(fā)音模式從3歲至5歲呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。同時(shí)，他們又通過(guò)線(xiàn)性混合效應(yīng)模型的結(jié)果表明，與成人一樣，兒童在發(fā)元音時(shí)，其舌體運(yùn)動(dòng)要早于其聲學(xué)啟動(dòng)時(shí)間。因此，在不同年齡段發(fā)音增齡性改變的研究中，超聲影像技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

2.2 協(xié)同發(fā)音模式的研究

協(xié)同發(fā)音是指在多音段發(fā)音時(shí)，一個(gè)音段對(duì)于另一個(gè)音段的影響[12]。超聲影像技術(shù)具有實(shí)時(shí)成像的優(yōu)點(diǎn)，在音節(jié)序列研究中應(yīng)用廣泛。有學(xué)者比較元音/u:/和/?/在音節(jié)“fool”和“full”中的超聲舌型和聲學(xué)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，音節(jié)“fool”中舌體位置明顯向前，聲學(xué)指標(biāo)F2并沒(méi)有提示顯著差異。因此提出共振峰F2對(duì)于舌體位置改變的提示存在一定的限制[13]。另有學(xué)者[14]通過(guò)超聲影像分析技術(shù)，研究元音位置對(duì)于輔音/k/的舌體形態(tài)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于在/k/位置之前的元音，/k/音后接的元音更能影響軟腭爆破音/k/閉合時(shí)的舌體位置。Zharkova等[15]利用超聲研究成人和兒童舌構(gòu)音特點(diǎn)，采用舌體輪廓擬合的舌型曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)音節(jié)/?a/與/?u/的舌曲線(xiàn)中點(diǎn)距離有顯著性差異，而音節(jié)/?i/與/?u/的舌曲線(xiàn)則近乎重合，差異不明顯。由上可見(jiàn)，超聲影像技術(shù)在研究協(xié)同發(fā)音時(shí)舌體運(yùn)動(dòng)模式中亦是一種有效的技術(shù)手段。

2.3 多語(yǔ)種的語(yǔ)音特征及多模態(tài)研究

超聲影像技術(shù)可用于不同語(yǔ)種和（或）方言的比較研究。一項(xiàng)針對(duì)英語(yǔ)方言的超聲影像分析研究[16]發(fā)現(xiàn)，愛(ài)爾蘭語(yǔ)和英格蘭語(yǔ)舌體位置相較于蘇格蘭語(yǔ)更高更向前，且差異明顯。Wilson等[17]通過(guò)對(duì)8名英語(yǔ)和法語(yǔ)雙語(yǔ)使用者的超聲研究發(fā)現(xiàn)，雙語(yǔ)者與單一語(yǔ)種者在該語(yǔ)種上的發(fā)音舌體位置相似。有學(xué)者[18]在利用超聲影像分析技術(shù)研究臺(tái)灣普通話(huà)中3個(gè)擦音/s/、/?/、/?/的舌體形態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)其具有不同程度的相似性，即舌型曲線(xiàn)出現(xiàn)不同程度的重合，專(zhuān)業(yè)語(yǔ)音師主觀判聽(tīng)和頻譜分析技術(shù)同樣證實(shí)了這一特征性發(fā)音模式的存在。雖然超聲在其他語(yǔ)種及方言中應(yīng)用較多，但針對(duì)漢語(yǔ)普通話(huà)超聲研究并不多見(jiàn)，未來(lái)值得深入研究。

超聲作為一種新興的發(fā)音舌成像技術(shù)手段，可通過(guò)聯(lián)合主觀評(píng)估和聲學(xué)分析技術(shù)，對(duì)發(fā)音進(jìn)行多模態(tài)研究。有學(xué)者研究?jī)和⒄Z(yǔ)中/r/音超聲測(cè)量、主觀判聽(tīng)和聲學(xué)測(cè)量之間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，超聲測(cè)量分別與主觀判聽(tīng)以及聲學(xué)測(cè)量2種方法在/r/音測(cè)量的準(zhǔn)確性上顯著相關(guān)。以超聲圖像數(shù)據(jù)為自變量，主觀判聽(tīng)和聲學(xué)測(cè)量的準(zhǔn)確性為因變量，分別通過(guò)線(xiàn)性回歸研究超聲測(cè)量與主觀判聽(tīng)和聲學(xué)測(cè)量之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，隨著超聲影像質(zhì)量的提升，其對(duì)主觀判聽(tīng)的測(cè)量預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確程度越好[19]。有學(xué)者[20]對(duì)比超聲測(cè)量的舌體輪廓數(shù)據(jù)和聲學(xué)測(cè)量所得的語(yǔ)音信號(hào)發(fā)現(xiàn)，相較于舌體高度，第一共振峰與后聲腔的長(zhǎng)度相關(guān)性更強(qiáng)。相較于舌前伸，第二共振峰與前聲腔的長(zhǎng)度相關(guān)性更強(qiáng)。主觀評(píng)估、聲學(xué)測(cè)量以及超聲分析技術(shù)都是語(yǔ)音分析的重要手段，提高超聲影像圖像質(zhì)量并聯(lián)合多模態(tài)研究是可為語(yǔ)音學(xué)研究提供更為豐富的信息。

2.4 腭裂語(yǔ)音特征的研究

腭裂語(yǔ)音障礙是繼發(fā)于先天性腭裂畸形和（或）腭咽閉合不全的器質(zhì)性構(gòu)音障礙，腭裂畸形程度對(duì)語(yǔ)音有較大影響，畸形越嚴(yán)重，其語(yǔ)音狀況越不理想[21]。Cleland等[22]發(fā)現(xiàn)，在腭裂兒童中，超聲成像更易識(shí)別一些其他技術(shù)手段不易發(fā)現(xiàn)的發(fā)音錯(cuò)誤，例如雙重發(fā)音和卷舌化發(fā)音，有效輔助傳統(tǒng)語(yǔ)音轉(zhuǎn)錄。Bressmann等[23]對(duì)高鼻音的腭裂患者舌體形態(tài)進(jìn)行了實(shí)時(shí)的超聲影像研究，他認(rèn)為由于腭裂患者常伴隨共鳴異常，尤其是高鼻音，若僅采用聲學(xué)分析技術(shù)進(jìn)行研究，不可避免帶來(lái)聲譜圖的改變，勢(shì)必影響舌位信息的分析和處理。而采用超聲舌影像分析就可以有效避免高鼻音對(duì)于分析的影響。此外，Bressmann等[24]還對(duì)5名腭裂代償性語(yǔ)音患者的軟腭爆破音/k/進(jìn)行了研究，除聲門(mén)爆破音、咽部爆破音、腭中部爆破音等傳統(tǒng)代償發(fā)音方式外，超聲影像還可以提示容易被主觀判聽(tīng)所遺漏的細(xì)微的舌體位置異常。還有學(xué)者更多地關(guān)注超聲影像分析技術(shù)在腭裂語(yǔ)音障礙方面的研究。張陽(yáng)等[25]利用超聲影像技術(shù)對(duì)3～5歲的腭裂術(shù)后兒童進(jìn)行回顧性分析，研究早期使用矯形板對(duì)于腭裂患者舌體運(yùn)動(dòng)的影響，比較有無(wú)使用矯形板的兩組患者的超聲舌體圖像發(fā)現(xiàn)，使用矯形板的患者舌體活動(dòng)性更強(qiáng)，獲得良好發(fā)音的比例更高。因此，在腭裂病理語(yǔ)音領(lǐng)域，超聲影像技術(shù)也得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注和使用。

2.5 頭頸腫瘤術(shù)后病理語(yǔ)音的研究

舌癌的手術(shù)治療會(huì)導(dǎo)致繼發(fā)的語(yǔ)音障礙，語(yǔ)音障礙的程度取決于病灶的位置及病變程度等影響因素[26-27]。有學(xué)者[28-29]對(duì)舌半切除修復(fù)重建患者的語(yǔ)音進(jìn)行超聲影像研究，將構(gòu)音時(shí)舌運(yùn)動(dòng)歸結(jié)為3個(gè)維度：前伸和后縮動(dòng)作、舌尖上抬或下壓動(dòng)作、舌背高拱或姿勢(shì)保持動(dòng)作，并探討手術(shù)修復(fù)對(duì)這3種運(yùn)動(dòng)方式的影響。學(xué)者們[30]同時(shí)發(fā)現(xiàn)，舌半切除患者術(shù)后發(fā)音時(shí)，正中矢狀舌的移動(dòng)速率比術(shù)前顯著加快，以代償修復(fù)重建的舌體組織。這是引入時(shí)間維度后，超聲影像技術(shù)在發(fā)音舌體運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)上有益嘗試。綜上可見(jiàn)，超聲影像技術(shù)在頭頸腫瘤術(shù)后病理語(yǔ)音的研究中亦有很好的應(yīng)用價(jià)值。

2.6 功能性構(gòu)音障礙及運(yùn)動(dòng)性構(gòu)音障礙的研究

功能性構(gòu)音障礙是語(yǔ)音障礙中最為常見(jiàn)的一種，超聲影像技術(shù)在這一領(lǐng)域也得到廣泛的應(yīng)用。有學(xué)者[31-32]利用超聲影像技術(shù)研究舌尖音后置和舌根音前置構(gòu)音障礙的患者舌運(yùn)動(dòng)特征，發(fā)現(xiàn)舌根音前置患者的舌背偏移指數(shù)（值越大，舌位偏移程度越厲害）顯著大于舌尖音后置的患者。一項(xiàng)針對(duì)混合型語(yǔ)音功能障礙患者的超聲研究[33]發(fā)現(xiàn)，在發(fā)半元音/j/時(shí)，這一群體的舌背凸向硬腭中部，和正常語(yǔ)音圖像有顯著性差異。此外，Cleland等[34]利用超聲影像技術(shù)研究有長(zhǎng)期/k/音構(gòu)音前置習(xí)慣的兒童在發(fā)/t/、/k/音時(shí)的舌體輪廓特征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)音素在矢狀面圖像上并無(wú)顯著性的差別。為進(jìn)一步深入研究，他提出未來(lái)研究中要增加對(duì)于爆破音動(dòng)態(tài)過(guò)程的超聲研究，并實(shí)現(xiàn)對(duì)爆破發(fā)音過(guò)程的分階段級(jí)研究。

運(yùn)動(dòng)性構(gòu)音障礙是由于中樞和（或）周?chē)窠?jīng)結(jié)構(gòu)或功能異常導(dǎo)致的。在這一群體的發(fā)音超聲研究中，也有關(guān)于舌位特征性改變的報(bào)道。Shawker等[35]研究運(yùn)動(dòng)性構(gòu)音障礙患者在/a/音時(shí)的發(fā)音特征，一位患者舌位表現(xiàn)出小于0.1 cm的偏移，另一位患者表現(xiàn)出舌前部的收縮和舌后部的上抬。Bressmann等[36]對(duì)舌偏癱的中風(fēng)患者進(jìn)行超聲研究，發(fā)現(xiàn)舌偏癱不僅影響發(fā)音時(shí)舌體的對(duì)稱(chēng)性，也影響舌體的正中卷曲特征。由此可見(jiàn)，超聲影像技術(shù)在功能性構(gòu)音障礙及運(yùn)動(dòng)性構(gòu)音障礙的研究中，其應(yīng)用價(jià)值也被廣泛認(rèn)可。

3 超聲影像技術(shù)在研究發(fā)音舌運(yùn)動(dòng)模式中的方法

既往研究已證實(shí)，超聲影像技術(shù)在研究發(fā)音舌體運(yùn)動(dòng)模式上有很好的應(yīng)用價(jià)值，但是如何提升并統(tǒng)一和規(guī)范超聲發(fā)音舌體分析技術(shù)，以獲得更加準(zhǔn)確可靠的研究數(shù)據(jù)，是學(xué)者們一直關(guān)注的重點(diǎn)。Zharkova[31]為利用超聲工具描述腭裂語(yǔ)音的舌體特征，嘗試提出了5種測(cè)量計(jì)算方法。如針對(duì)單一舌曲線(xiàn)的研究提出了舌背偏移指數(shù)（dorsum excursion index，DEI）和舌位收縮指數(shù)（tongue constraint position index，TCPI）2個(gè)分析指標(biāo)來(lái)描述舌背形態(tài)變化特征。對(duì)于多曲線(xiàn)的研究，則提出了舌位動(dòng)態(tài)變化值（tongue dynamics）、舌位多樣性（variability）以及舌曲線(xiàn)的分離（separation tongue curves）3個(gè)指標(biāo)分別來(lái)描述連續(xù)發(fā)音的舌位變化，不同對(duì)象的舌位多樣性以及不同音素之間的舌體形態(tài)的區(qū)分度。

既往舌體運(yùn)動(dòng)的超聲研究中，舌圖像的采樣多集中在矢狀面。但Bressmann等[36]在研究舌偏癱對(duì)于舌體對(duì)稱(chēng)性和卷曲能力的影響時(shí)提出，冠狀面的舌體超聲圖像可以較好地衡量舌體的對(duì)稱(chēng)性和卷曲能力。Kansy等[37]采用超聲和磁共振2種方式對(duì)于頭頸腫瘤術(shù)后舌體運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行比較研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，為更精確地分析重建后舌體的運(yùn)動(dòng)，在超聲測(cè)量時(shí)，除常規(guī)選擇正中矢狀面和冠狀面外，還可增加側(cè)矢狀面舌體圖像的采集。另外，發(fā)音時(shí)舌體整體的運(yùn)動(dòng)模式也可通過(guò)超聲成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)。Stone[38]曾利用X線(xiàn)和超聲實(shí)時(shí)成像技術(shù)，通過(guò)點(diǎn)追蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)音時(shí)舌體運(yùn)動(dòng)模型的構(gòu)建。Bressmann等[28]利用三維超聲評(píng)估持續(xù)發(fā)音狀態(tài)下舌體的收縮、卷曲和對(duì)稱(chēng)性時(shí)發(fā)現(xiàn)，三維超聲對(duì)于舌體重建術(shù)后的形態(tài)及形變的評(píng)估細(xì)致而準(zhǔn)確。有學(xué)者[39]通過(guò)彩色多普勒超聲研究重復(fù)音節(jié)發(fā)音時(shí)舌體的運(yùn)動(dòng)發(fā)現(xiàn)，超聲可以通過(guò)顏色和亮度的實(shí)時(shí)變化提示舌體運(yùn)動(dòng)的方向和速度。

超聲測(cè)量時(shí)探頭的采集方式通?？煞譃闄C(jī)械固定式和手持式2種。Zharkova等[40]曾針對(duì)10名成年人的超聲數(shù)據(jù)，比較不同探頭采集方法的區(qū)別（即手持式和機(jī)械固定式）。研究結(jié)果提示，兩種探頭采集方式的選擇主要受到不同音素和測(cè)量方法要求的影響。Baghban等[41]通過(guò)對(duì)波斯語(yǔ)中正常兒童的音素超聲研究提出，在沒(méi)有頭部固定的情況下，單曲線(xiàn)的測(cè)量方法仍可提供可靠的結(jié)果來(lái)區(qū)分不同輔音。因此，在超聲影像研究中，如僅涉及發(fā)音舌型的單一曲線(xiàn)研究，或考慮到研究對(duì)象的配合程度及耐受性，可考慮使用手持探頭的方式進(jìn)行超聲檢測(cè)。

綜上所述，超聲影像技術(shù)在研究發(fā)音舌運(yùn)動(dòng)模式領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，特別是在發(fā)音增齡性改變、協(xié)同發(fā)音語(yǔ)音特點(diǎn)、多語(yǔ)種和(或）方言比較研究、病理性語(yǔ)音特點(diǎn)（包括腭裂語(yǔ)音、功能性構(gòu)音障礙、運(yùn)動(dòng)性構(gòu)音障礙、頭頸腫瘤術(shù)后病理語(yǔ)音等）等方面有著良好的應(yīng)用前景。使用方法上，正中矢狀面、側(cè)矢狀面以及冠狀面3個(gè)維度可供不同研究目的的選擇，考慮研究方法和研究對(duì)象的不同可選擇合適的探頭固定方式。值得一提的是，在漢語(yǔ)普通話(huà)領(lǐng)域中的超聲影像學(xué)研究尚不多見(jiàn)，未來(lái)可增加在漢語(yǔ)普通話(huà)領(lǐng)域內(nèi)的超聲舌體運(yùn)動(dòng)的分析研究。

利益沖突聲明：作者聲明本文無(wú)利益沖突。