교신저자：구수권, 602-739 부산광역시 동구 초량3동 31-3  부산 성분도병원 이비인후과
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서     론

   울음은 긴장된 성대를 통해 공명대로서의 인두와 구강으로 기류가 배출되고 기류배출의 강도와 성대의 긴장도 그리고 구강, 인두 등 공명강의 모양에 의해 울음소리의 특성이 정해진다.¹⁾
   신생아 울음은 성인과 달리 중요한 의사 전달의 유일한 수단이며, 동시에 신생아의 다양한 신경생리학적 기능을 반영한다.²⁾ 따라서 신생아의 울음은 잠재적으로 호흡기나 심혈관계가 비정상인 환아를 인지하고 모니터링하는데 유용하며, 뇌손상과 같은 신경생리학적 기능 및 후두기능의 평가나 회복된 환아의 예후를 평가하는데 임상적으로 중요한 측면이 있다.³⁾
   과거 신생아의 신경생리학적 기능과 성대의 병적 상태와 연관하여 울음에 대한 몇 가지 연구가 있었지만 후두, 호흡기, 중추신경의 병적 소견 등을 조기에 진단하는데 보조적으로 도움이 될 수 있는 비침습적인 선별검사로서의 중요성은 간과되어 왔다. 이에 저자는 생후 1주 이내의 신생아의 울음소리를 음향학적으로 분석하여 신생아의 울음소리의 음향학적 정상치를 찾고자 하였다. 또한 정상 신생아의 성별, 체중, 분만 방식 등에 따른 울음소리의 차이를 분석하여 추후 비정상적인 병적 울음소리를 평가하는데 도움을 얻고자 하였다.

대상 및 방법

대  상
   출생 1주 이내의 정상 신생아 33명(남아 19명, 여아 14명)을 대상으로 하였으며, 정상 분만은 17명, 제왕절개 분만은 16명이었다. 정상 신생아는 4주 후 병력지를 후향적으로 검토하여 호흡기, 후두, 중추신경계 질환 등 특정 질환에 이환되지 않는 신생아로, 유발이음향방사(evoked otoacoustic emission, EOAE)를 이용한 신생아 청력 선별검사상 정상 청력을 나타내는 신생아를 대상으로 하였다(Table 1). 

방  법
   신생아의 울음소리는 성분도병원 신생아실에서 주위의 소음을 최소화하기 위해 동일 조건하에 얼굴에서 15 cm정도 떨어진 위치에 마이크를 두고, 밤 중 수유 직전 발바닥을 자극해 통증 울음(pain cry)을 유발한 후, DAT(digital audio recorder tape, DTC-59ESJ, Sony, Japan)로 녹음했으며, CSL(Computerized Speech Labratory., Kay Elemetrics Corp., USA)의 MDVP를 이용해 울음 기간 동안 초기에 발생하는 호기 울음소리 중 비교적 안정적이고 균일하게 들리는 울음소리분절을 선택해 음향분석을 하였다. 성별, 출산방법, 체중, Apgar score(1 min, 5 min) 등을 조사하였고, 음향학적 지표로 기본주파수(fundamental frequency, F0), Jitter(%), Shimmer(%), NHR(Noise to Harmonic Ratio), 공명주파수(formant frequency)인 F1, F2, F3 등을 이용하였다. 통계학적 검정은 SPSS ver 10.0을 이용하여 독립표본 T-test를 통해 p<0.05를 통계적으로 유의하다고 판단하였고 체중에 따른 각지표와의 상관관계는 피어슨 상관계수(Pearson’s correlation coefficients)를 이용해 유의수준은 양측 검정(two-tailed) 0.05 level에서 유의성이 있다고 하였다.

결     과

   대상 신생아의 평균 체중과 Apgar score는 정상이었으며, 울음소리 녹음은 출생 1주 이내이었고, 수태 연령은 평균 40±1.5주였다. 
전체 신생아 울음의 평균 기본주파수는 411.1 Hz이었고, 정상 분만으로 출생한 경우와 남자에서 다소 높았으나 통계적 유의성은 없었다(p-value 0.158, 0.508)(Table 2, 3, 4).
   Jitter, Shimmer, NHR은 각각 2.02, 8.34, 0.32 이었고, 제왕절개로 출생한 경우와 남자에서 다소 높았으나 통계적 유의성은 없었다(p-value 0.442, 0.841, 0.301, 0.082, 0.070, 0.244)(Table 2, 3, 4). 
   공명주파수 F1, F2, F3는 각각 1882.4 Hz, 3877.9 Hz, 6053.6 Hz이었으며 성별, 분만 방법에 따른 각 측정치 간에 유의한 차이는 없었다(p-value 0.619, 0.785, 0.953, 0.255, 0.698, 0.636)(Table 2, 3, 4). 
   체중을 2600 g 이하, 2600~3099 g, 3100~3599 g, 3600~4099 g, 4100 g 이상으로 분류해 조사한 결과 체중 증가에 따라 F0는 감소하는 경향을 나타냈으나 유의한 음의 상관관계는 없었다(r=-0.324, p-value 0.066). 다른 음향학적 지표들도 체중에 따른 유의한 상관관계를 보이지 않았다(Table 5).

고     찰

   신생아의 건강상태를 측정하는 선별검사에는 크게 침습적인 방법과 비침습적인 방법이 있다. 침습적인 선별검사에는 혈액을 채취하여 대사성 장애 등을 검사하는 방법이 있으며, 비침습적인 방법은 소변을 이용하거나, Apgar score, visual auditory evoked potential 등 다양한 방법이 있다. 신생아의 경우 침습적인 방법보다는 비침습적인 선별검사가 더 바람직하며 한 번의 검사로 신경생리학적인 기능이나 호흡기, 심혈관계 등을 선별할 수 있다면 유용한 검사라고 할 수 있다.⁴⁾⁵⁾⁶⁾
   신생아의 울음은 성인과 달리 의사 전달의 유일한 수단이며, 울음을 통하여 생리적인 항상성을 조절하고, 동시에 신생아의 다양한 신경생리학적 기능을 반영한다.²⁾⁷⁾ 이러한 신생아의 울음을 음향학적으로 분석하여 신생아의 생리적, 신경학적 기능을 선별검사하고자 하는 다양한 연구가 있었다. Ringel 등⁸⁾은 신생아 울음소리를 음향학적으로 분석하고, 신생아 울음의 평균 기본주파수는 413 Hz 정도라 하였으며, Wasz-Hockert 등⁹⁾은 신생아 울음의 음향학적인 분석은 신생아의 신경생리학적 기능과 발성기관인 성도의 기능을 선별검사할 수 있는 비침습적인 방법이라 하였다. 
   Michelsson 등¹⁰⁾은 정상아와 미숙아의 울음을 비교분석하였으며, Golub 등¹¹⁾과 Wasz-Hockert 등⁹⁾은 염색체 이상과 대사이상, 뇌막염, 구개열, 후두염, 일측성 성대마비, 급성 신생아 돌연사증후군 뿐만 아니라, 미숙아, 영양장애, 모친이 헤로인, 마리화나, 코카인, 알콜 등에 중독된 경우를 구분하고, 각각의 신생아를 대상으로 울음소리를 음향학적으로 분석하였다. 
   신생아의 울음을 음향학적으로 분석함에 있어 그 대상을 선택할 때 청력검사가 중요한데, 이는 청력이 초기 신생아의 울음 등 발성행동과 청성되먹임 기전을 통해 언어소통기술의 발달에 중요한 영향을 주기 때문이다.¹²⁾ Murray 등¹³⁾에 의하면 태생 초기에 청력검사를 시행 받지 않은 신생아의 추적 검사에서 0.6~22.2%까지 어느 정도의 청력손실을 가진다고 하였고, 이런 점에서 중등도의 청력손실이 있는 경우 울음소리에 영향을 미칠 수 있기 때문에 청력이란 변수를 보정하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구의 대상자 선정에 있어, 유발이음향방사 청력검사를 시행하여 정상 청력을 가진 신생아를 대상으로 하였다.
   신생아의 울음은 항상 일정하지 않아 울음을 분석하는데 있어 동일한 형태의 울음을 녹음하는 것은 중요하다. 일반적으로 울음소리는 출생 울음(birth cry), 기쁨 울음(pleasure cry), 배고픔 울음(hunger cry), 통증 울음(pain cry)등 4가지 형태의 울음소리로 분류할 수 있으며, 이 중에서 통증 울음이 자극에 대한 최대반응으로서 표준화 될 수 있고, 울음 신호에 영향을 미칠 수 있는 모든 다른 요소들을 배제할 수 있어 울음의 음향학적 특성이 일정하므로,¹⁴⁾ 울음의 음향학적 분석시 널리 이용되는데 본 연구에서도 통증 울음을 이용하였다. 울음소리를 분석할 때 해결해야 하는 중요한 과제는 울음을 채집하는 방법과 채집된 울음에서 분석하고자 하는 울음분절을 정하는 것이다. 울음분절은 우는 동안 한 호기(expiration)에서 발생하는 음향학적 반응(activity)을 의미한다. 많은 음성언어 연구자들은 전체 울음 기간 중 울음의 초기 10~30초를 선택하여 채취한다. 이 채취된 것 중 첫 2~3개의 호기 울음분절을 음향학적으로 분석하는데, 이는 Lind 등¹⁵⁾의 주장대로 한 울음기간내 초기 울음분절이 음향학적 변화가 가장 적고, 음성을 발성하는 성도나 신경생리학적 기능을 있는 그대로 잘 반영하기 때문이다. 따라서 본 연구에서도 한 울음 기간 동안 호기 울음소리 중 비교적 안정적이고 균일하게 들리는 초기의 울음소리 분절을 선택해 음향분석을 하였다. 
   현재까지 신생아의 울음소리를 정확하게 평가하는 어떤 표준화된 기준은 없지만, 영유아의 건강상태와 상관관계를 보여주는 여러 음향학적인 특성에 대한 연구들은 다양하게 진행되어 왔다. McAllister 등¹⁶⁾은 10세 소아와 정상 성인 음성의 음향학적 차이를 비교하여 공명주파수 F1이 511 Hz 정도로, 소아가 성인보다 25%정도 높게 나타난다고 보고하고, 이것을 성인과 소아의 기관의 길이의 차이에 의한 것이라고 설명하였다. Zhang 등¹⁷⁾에 의하여 정상 성인 음성의 음향학적 지표는 비교적 상세히 밝혀졌으며 어느 정도 표준화 되어 있다. 정상 성인의 평균 기본주파수는 206.3±70.7 Hz이고, 남성은 160.8±24.2 Hz, 여성은 297.4±35.8 Hz이며, 공명주파수 F₁, F₂, F₃는 남성은 각각 평균 기본주파수의 4.5배, 8.6배, 17.0배 여성은 각각 평균 기본주파수의 2.0배, 4.9배, 7.2배로 성인에서는 성별에 따른 음성의 음향학적 차이가 있다고 하였다. 정상 성인의 Jitter(%)는 0.18±0.07, Shimmer(%)는 1.60±0.74, NHR은 25.34±3.12 라고 보고하였다.¹⁷⁾ 하지만 신생아의 울음은 성인에 비해 음향학적 지표들이 정형화 되어 있지 않으며 찬반의 논란이 많다. 신생아의 울음에서 Rapisardi 등¹⁸⁾은 공명주파수(F1, F2, F3) 등의 음향학적 척도가 성도의 모양이므로 병적 소견에 진단적인 가치가 있다고 제안하였으나, Robb 등¹⁹⁾은 신생아 울음의 공명주파수 평가가 성대공명의 측정기준으로 사용하는 것이 정확하고 적절한지 의문을 제기 하였다. 여러 가지 논란은 있지만 대부분의 연구는 성대의 평균 기본주파수와 그와 연관되어 조화 구조물등이 신생아의 의학적인 상태와 상관관계를 보여줄 수 있는 음향학적인 특징이 된다고 하여 현재까지 울음소리의 음향학적 분석에 사용되고 있으며,¹²⁾ 협대역 필터를 이용한 스펙트로그램(narrow band filter sound spectrogram；45 Hz)도 울음소리 분석에 시행하고 있다.¹⁴⁾ 
   본 연구에서는 정상신생아 울음소리의 음향학적 분석의 지표로 평균 기본주파수, 공명주파수 F₁, F₂, F₃, Jitter, Shimmer, NHR 등을 이용하였으며, 성별, 분만 방법, 체중 등의 변수에 상관없이 비교적 일정한 수치를 보여 정상 신생아의 선별검사에 유익함을 알 수 있었다. 본 연구에서 정상 신생아 울음소리의 평균 기본주파수는 411.1 Hz로 성인의 206.3 Hz(male：female=160.8 Hz：297.4 Hz)와 비교하여 높게 나타났으며 성인과 달리 정상 신생아에서는 성별에 따른 차이도 없었다. 성인의 F₁, F₂, F₃는 각각 평균 기본주파수의 3.2배, 6.7배, 12.1배인 것에 비해 정상 신생아 울음소리의 공명주파수 F1, F2, F3는 각각 1882.4 Hz, 3877.9 Hz, 6053.6 Hz로 평균 기본주파수의 4.5배, 9.4배, 14.7배로 공명주파수도 각각 높게 나타났다. Jitter(%), Shimmer(%), NHR은 정상 성인에서 각각 0.18, 1.60, 25.34 정도라고 보고되는데 비해 본 연구에서 정상 신생아 울음소리는 2.02, 8.34, 0.32정도였다. 
   정상 신생아 울음은 성인과 달리 성별에 따른 차이가 없이 비교적 일정한 음향학적 지표를 보였으며, 이는 신생아 시기에 성별에 따른 성대 공명구조의 차이가 나지 않음에 기인한다고 생각된다. 한편 정상 신생아의 성도는 성인과 비교해 짧고 좁고 특히 성대의 막성분과 연골성분의 다른 구성비 갖고 더 탄력적이어서, 성인에 비해 정상 신생아에서 높은 공명과 기본주파수를 갖는다. 본 연구에서는 주파수 변화정도인 Jitter와 진폭 즉 강도 변화정도인 Shimmer가 정상 성인보다 신생아에서 높게 나타나며 후두잡음의 지표인 NHR이 낮게 나타났지만 측정치의 표준편차가 크서 성인과의 차이점을 설명하기에는 문제점이 있었다. 한편, 통계적으로 유의한 상관관계는 아니지만, 정상 신생아에서 체중이 증가할수록 기본주파수가 감소하는 경향을 보인다는 것은 체중이 증가할수록 성대 공명구조가 좀더 발달되어 변화함을 시사한다. 3600~4099 g군(7명)과 4100 g 이상군(2명)에서 공명주파수 F₁, F₂, F₃가 절반으로 감소한것에 대해서는 대상 환자의 수가 적음에 기인한 것이라 생각되고 대상을 좀더 많이 하면 더 정확한 변화를 알 수 있을 것이다. 정상 신생아에서 분만 방식에 따른 신생아의 울음의 음향학적 유의한 차이가 나지 않는 것은 조산(preterm)이나 중추신경계, 호흡기 등의 병적 상태가 아닌 정상 체중과 정상 연령의 신생아에서 정상 분만이나 제왕절개나 다같이 출생이라는 외적, 내적 자극에 대한 항상성 유지의 정도는 비슷하다는 것을 의미한다. 
   이러한 정상 신생아 울음의 음향학적 특성은 비정상적인 신생아 울음을 비교 평가하는데 좋은 지표가 되며, 신경생리학적 이상 유무나, 급성 영아 돌연사 등 위험인자를 예측하는데 도움을 주리라 생각된다. 미래에는 울음이란 신호에 대한 좀 더 객관화되고 정확한 음향학적인 척도를 연구하고, 표준화된 음향학적 검사와 분석방법을 개발함으로써, 신경생리학적 기능과 성대의 병적 상태와 관련된 신생아 울음에 대한 비침습적인 선별검사로 임상에서 널리 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 

결     론

   생후 1주이내의 신생아 울음소리의 음향학적 정상치를 찾고, 이 정상치가 신생아의 체중, 성별, 분만 방식 등에 따라 어떤 차이를 보이는지 분석하였다. 대상은 출생 1주이내의 정상 신생아 33명(남아 19명, 여아 14명)을 대상으로 하였고, 이 중 17명은 정상 분만, 16명은 제왕절개 분만이었으며, 평균 체중은 3250g, Apgar score는 정상이었고, 수태 연령은 평균 40±1.5주였다. 결과분석을 요약하면 다음과 같다. 정상 신생아 울음의 평균 기본주파수는 411.1 Hz이었고, 정상 분만으로 출생한 경우와 남자에서 다소 높았으나 통계적 유의성은 없었다(p-value 0.158, 0.508). Jitter(%), Shimmer(%), NHR는 각각 2.02, 8.34, 0.32 이었고, 제왕절개로 출생한 경우와 남자에서 다소 높았으나 통계적 유의성은 없었다(p-value 0.442, 0.841, 0.301, 0.082, 0.070, 0.244). 공명주파수 F₁, F₂, F₃는 각각 1882.4 Hz, 3877.9 Hz, 6053.6 Hz이었으며, 성별, 분만 방법에 따른 각 측정치의 유의한 차이는 없었다(p-value 0.619, 0.785, 0.953, 0.255, 0.698, 0.636). 체중을 2600 g 이하, 2600~3099 g, 3100~3599 g, 3600~4099 g, 4100 g 이상으로 분류해 조사한 결과, 체중 증가에 따라 기본주파수는 감소하는 경향을 나타냈으나 유의한 음의 상관관계는 없었다(r=-0.324, p-value 0.066). 그 외 음향학적 지표들도 체중에 따른 유의한 상관관계를 보이지 않았다.
   결론적으로 출생 1주 이내의 정상 신생아 울음소리의 음향학적 지표는 성별, 분만 방식에 의해 유의한 차이를 나타낼 정도의 영향을 받지 않고 비교적 동일하였으며, 체중이 증가할수록 울음소리의 기본주파수는 감소하는 경향이었다. 이러한 음향학적 지표는 신생아의 신경생리학적 이상 유무 및 후두의 이상을 감별하는 등 신생아에서 병적 위험인자를 예측하는데 비침습적인 선별검사의 한 방법이 될 수 있다고 사료된다.

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