上颌快速扩弓对语音及气道的影响

张泽宇 陈再鸿 杨剑伟

温州医科大学附属台州医院口腔正畸科，浙江台州 317000

部分上颌横向发育不足的患者佩戴上颌快速扩弓装置，其发音受影响。该装置可打开腭中缝使上颌横向宽度增加，有助于牙列拥挤的解除，降低后续矫治难度。上气道和口腔是发音器官中的共鸣腔。扩弓治疗可使上下齿等被动发音器官移动，共鸣腔结构出现改变。共振峰反映共鸣腔的结构特征，通过分析单元音和鼻韵母的共振峰，研究患者的发音是否受上颌快速扩弓治疗影响，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般情况

选择2018 年7 月至2018 年9 月于中南大学湘雅二医院口腔医学中心正畸科就诊的上颌宽度发育不足患者20 例，其中男7 例，平均（13.1±1.8）岁，女性13 例，平均年龄（12.5±0.9）岁。纳入标准：①上颌宽度发育不足；②根据X 线头颅侧位片颈椎形态显示患者具有生长发育潜力（不超过脊椎成熟分期Ⅳ期）；③全口天然牙列，口腔卫生良好；④能够讲普通话且无明显方言语音；⑤无明显听力障碍且未接受过语音训练。排除标准：①颅面部外伤史、颞下颌关节创伤史；②颌面部肿瘤、唇腭裂及其他颌面部骨性畸形；③口腔卫生状况不佳；④有其他正畸治疗史或发音带有明显方言语音；⑤影响骨代谢类疾病、精神类疾病及其他全身慢性疾病。本研究已通过医院医学伦理委员会审查[伦理审批号：（2018）伦审【科】第（064）号]，所有受试者及家属均知情同意。

1.2 模型和影像资料收集与分析

在上颌快速扩弓装置安放前（记作T0）和拆除后（记作T1）收集石膏模型进行尖牙牙尖间距、第一、二前磨牙颊尖间距和第一磨牙近中颊尖间距的测量，见图1。

图1 牙弓宽度测量

X 线头颅侧位片均由中南大学湘雅二医院口腔医学中心影像诊断室拍摄。上气道研究方法同杨崇实研究，共6 个标志点。①PNS：后鼻棘点；②ad：过后鼻棘点做颅底点与蝶鞍中心连线的垂线，其与咽后壁的交点；③Ve：软腭与咽后壁最狭窄处对应的软腭点；④PVe：软腭与咽后壁最狭窄处对应的咽后壁点；⑤Ph1：舌后根与咽后壁最狭窄处对应的舌后根点；⑥Ph2：舌后根与咽后壁最狭窄处对应的咽后壁点。分别进行鼻咽、腭咽、舌咽气道的最小矢状径长度测量：①PNS-ad：后鼻棘点到ad 的距离；②Ve-PVe：软腭距离咽后壁的最短距离；③Ph1-Ph2：舌后根距离咽后壁的最短距离，见图2。

图2 上气道矢状径长度测量

1.3 语音资料收集与分析

在T0 和T1 进行单元音/a/、/o/、/e/、/i/、/u/、/ü/和鼻韵母/an/、/ang/、/en/、/eng/、/in/、/ing/的发音采集。录音条件如下：①受试者口唇距麦克风约5cm；②录音室安静无噪声；③患者在录音前熟读测试内容，必要时进行发音辅导，要求发音清晰准确。

1.4 质量控制与统计学方法

2 结果

2.1 质量控制

通过Dahlberg 公式计算的误差值证明样本的测量过程本身没有引入明显误差，各线性项目的测量方法误差均较小，测量中质量控制有效。见表1。

表1 各线性项目的测量方法误差

2.2 上颌牙弓宽度分析

将治疗前后上颌牙弓宽度和X 线头颅侧位片的测量结果进行配对检验，多数患者治疗后上颌牙弓宽度增加，上气道腭咽段矢状径长度Ve-Pve 增大，差异均有统计学意义（＜0.05），见表2；PNS-ad和Ph1-Ph2 治疗前后的差异无统计学意义（＞0.05），见表3。

表2 上颌快速扩弓治疗前后上颌牙弓宽度变化量（n=20）

表3 上颌快速扩弓治疗前后上气道矢状径长度变化量（n=20）

2.3 语音分析

单元音和鼻韵母共振峰数值变化率的平均值进行配对检验，各共振峰数值变化率的平均值均低于±10%，/a/F2 和/u/F1 在治疗前后的差异有统计学意义（＜0.05）。

2.4 相关性分析

将/a/F2、/u/F1 与牙弓宽度及上气道矢状径长度变化量中差异有统计学意义的指标进行相关性分析，可认为上颌牙弓宽度及上气道矢状径长度改变量与单元音发音的改变，差异无统计学意义（＞0.05）。见表6。

表4 上颌快速扩弓治疗前后单元音/a/、/o/、/e/、/i/、/u/、/ü/共振峰数值变化量（n=20）

表5 上颌快速扩弓治疗前后鼻韵母/an/、/ang/、/en/、/eng/、/in/、/ing/共振峰数值变化量（n=20）

表6 上颌牙弓和上气道变化量对单元音共振峰产生显著变化的统计分析（n=20）

3 讨论

在语音学中，单元音可根据发音时舌体的位置及嘴唇的形态进行划分，周殿福等对普通话发音时的口腔结构进行X 线成像。单元音的声道舌位图，反映单元音发音稳定时口腔容积的分布。前鼻韵母发音时由元音逐渐向鼻辅音过渡，通过软腭下降使得鼻腔通路打开，舌面前部与硬腭前部闭合。而后鼻韵母发音时，通过舌根与软腭接触使口腔通路关闭后气流在元音往鼻辅音过度时从鼻腔里透出。

由于共鸣作用，在频谱中会产生一系列被增强的稳定频率称为共振峰。按照从低频到高频的顺序，将前3 个共振峰依次记为第一共振峰、第二共振峰和第三共振峰，简称为F1、F2 和F3。元音的辨识中F1 和F2 较重要，F3 稳定性稍差。鼻韵母的共振峰可受其他语音特征影响导致动态性的产生，因此提取最能反映其特征的F1 和F2 进行分析。

发音时舌体将口腔分割的前腔对应于F2，后腔对应于F1。在其他条件相同时，共鸣腔越大则共振峰频率越低，共鸣腔越小则共振峰频率越高。前鼻韵母的F2 均大于相应后鼻韵母的F2，这与张磊等研究一致，即治疗后因共鸣腔的增大而表现出发音时共振峰频率的降低。

上颌骨的宽度和共振峰频率有关联。目前关于上颌快速扩弓治疗影响发音的相关研究多与元音相关。Macari 等在对14 位上颌快速扩弓治疗的患者进行追踪观察后，认为/a/的F1 和F2 在多数样本上出现降低。上颌快速扩弓治疗后鼻腔宽度的增加使得发音出现变化。

同一个体发音会产生共振峰偏差，语音鉴定学中不超过15%的共振峰频率偏差不会对声音的鉴别造成实质性的干扰。对双胞胎发音的研究发现，不同个体间共振峰的偏差会明显放大，通常可达30%以上。本研究中，单元音和鼻韵母共振峰频率变化差异有统计学意义的仅有/a/F2 和/u/F1，共振峰变化率的平均值分别为-3.07%和-8.88%，均低于15%。从单元音和鼻韵母共振峰变化率的平均值来看，所有测量指标均低于10%，该数值没有超过对同一个体进行多次测量的变化率范围，即从语音鉴定学的角度无法区分为不同个体。较小的变化率平均值说明在治疗前后单元音和鼻韵母的发音具有相对稳定性。

多数单元音及鼻韵母的共振峰在治疗后降低，在较小变化率的情况下，仅有/a/F2 和/u/F1 改变有统计学差异，其指向性的变小，说明治疗带来的共鸣腔变化对发音有影响。治疗后腭咽段气道容积的增加导致/u/F1 降低。单元音/u/发音时舌面高点偏后，舌根与软腭构成的间隙狭窄，因此其对腭咽段气道矢状径长度的变化可能更敏感。/a/是舌位最低的单元音，/a/F2 的降低可能是上颌牙弓扩宽的表现，即口腔前部共鸣腔相对增大。/i/F1 测量所得的值与0.05 接近，这可能与其为口腔通道最窄的前元音有关。F3 与软腭升降有关，治疗前后差异没有统计学意义，可认为软腭活动未受影响，仅/u/F3 所得值与0.05 接近，这可能与其发音特点有关。鼻韵母共振峰的改变量在上颌快速扩弓治疗前后差异无统计学意义，即治疗对鼻腔共鸣的影响较小。在治疗前后未见腭咽气道矢状径长度及不同位置牙弓宽度的改变量和单元音发音的改变存在统计学相关性，/a/F2与尖牙牙尖间宽度相关性分析的值接近0.05，可推测某范围内尖牙区宽度越宽，F2 可能越低。

综上所述，上颌快速扩弓治疗可改变患者的上气道结构，影响部分单元音发音；上颌快速扩弓治疗前后患者单元音和鼻韵母的发音具有相对稳定性。