서     론

   성대의 진동상태를 검사하는 여러 방법 중에서 전기성문파측정법(electroglottography or EGG)은 비침습적이고, 검사 속도가 빠르며, 장비가 비교적 비싸지 않아서, 현재 널리 사용되고 있는 검사법 중의 하나이다. 전기성문파측정법은 전극을 환자의 양측 갑상연골 부위의 피부에 접촉시켜 발성을 시킨 후, 전극을 통하는 전기의 저항(impedence)을 그래프로 나타내는 것이다. 성대가 열려있을 때에는 공기가 절연체로 작용하여 전기가 통하지 않으므로 전기 저항이 커지고, 성대가 닫히면 전기 저항이 작아지므로 이 전기 저항의 변화를 통해서 성대 사이의 접촉 면적의 변화를 파악하여 발성시의 성대 운동의 이해에 도움을 주는 검사이다.
   성대는 발성시에 후두내근 중 내전근의 수축으로 내전이 된 후, 성문하호기압(subglottic pressure)이 점차 증대되어 성대의 긴장도보다 커지게 되면 성대가 열리게 되고, Bernouilli effect에 의해서 생기는 음압으로 인하여 성대가 다시 닫히게 되어 특징적인 진동파형이 생기게 된다. 성문폐쇄율이란 전체 성문주기(vibratory cycle) 중에서 폐쇄기(closed phase)가 차지하는 비를 말하는데, Orlikoff¹⁾는 전기성문파측정법에서 성문폐쇄율(closed quotient or CQ)이 성대의 내전 정도를 반영한다고 보고하였다. Kitzing and Sonesson²⁾는 정상인에서 발성의 크기를 점점 작게 할수록 광성문파측정법(photoglottography)상에서 개방기(open phase)가 증가한다고 보고하였고, 또 Hacki³⁾는 정상인에서 발성의 크기를 크게 할수록 전기성문파측정법의 성문개방율이 점점 감소하는 것으로 보고한 바 있다.
   일반적으로 권장되고 있는 음성보호법 중에서 무거운 물건을 들어올리거나 과도하게 힘을 쓸 때에는 되도록 말을 하지 않는 것이 좋다고 알려져 있으며, 이런 과부하 상태에서의 발성이 발성 크기를 증가시킬 때와 같이 후두내전근의 긴장도를 높여서 성문폐쇄율을 증가시킬 것으로 추측된다. 이에 저자들은 실제로 무거운 물체를 들어올리면서 발성을 하는 것이 정상 성대와 병적인 성대에 어떤 영향을 주는지를 전기성문파측정법을 통하여 알아보고 음성 치료 및 교육에 도움이 되고자 하였다.

대상 및 방법

   1997년 8월부터 9월까지 서울중앙병원 이비인후과 외래를 방문한 환자들 중에서, 성대결절이나 폴립이 있는 남녀 각각 10명씩을 환자군으로 하였다. 남자 환자군은 평균연령 38.0세(25~47세)로 성대폴립과 결절이 각각 9명과 1명이었고, 여자 환자군은 평균연령 37.4세(22~46세)로 성대폴립과 결절이 각각 4명과 6명이었다. 정상 대조군으로는 건강하고 음성장애가 없는 성인 남녀 각각 10명씩을 대상으로 하였으며, 평균연령은 남자 28.4세(25~33세), 여자 22.6세(21~25세)였다.
   실험장비로는 Kay사의 Electroglottograph(EGG) Model 4338을 사용하였다. 목에 감는 밴드에 고정된 두 개의 전극을 갑상연골 부위의 피부에 각각 부착시키고, 가장 편안한 목소리로 5초 동안 보통 크기의 "아" 발성을 시킨 후 가장 안정된 모양을 보이는 전기성문파형을 선택했다. 다음으로 15 kg 무게의 물체를 들어올린 상태에서 5초 동안 "아" 발성을 시킨 후 안정된 전기성문파형을 선택하고, CSL 4300B의 EGG program을 이용하여 성대 운동과 연관된 여러 변수들을 분석하였다.
   통계학적 검증은 통계분석패키지인 Statistical Package for Social Science(SPSS)중 nonpaired t-test인 Mann-Whitney test와 Wilcoxon signed-rank test를 이용하여 각 결과의 평균 및 표준편차를 비교하였고, 유의수준은 5%로 하여 검정하였다.

결     과

   편안한 발성시의 정상 성인 남자에서의 성문폐쇄율은 평균 0.46±0.04, 정상 성인 여자에서의 성문폐쇄율은 평균 0.46±0.05로 남녀 사이에 차이가 없었다(Table 1). 환자군 남자들은 편안한 발성시에 0.47±0.05, 환자군 여자들은 0.50±0.05의 성문폐쇄율을 보였는데 이는 정상 대조군과 비교하여 남자들은 별 차이가 없고, 여자군도 약간의 증가를 보이는 듯 하지만 통계적으로는 유의한 차이가 없었다(p>0.05)(Table 2).
   다음으로 편안한 발성시의 성문폐쇄율과 무거운 물체를 든 상태에서의 발성시의 성문폐쇄율을 비교해 보면, 정상 성인 남자에서는 과부하 상태의 발성시 성문폐쇄율이 0.49±0.04로 편안한 발성시보다 통계적으로 유의한 증가를 보였다(p<0.01). 그러나 정상 성인 여자와 남녀 환자군에서는 과부하 상태의 발성시에 성문폐쇄율이 각각 0.44±0.05, 0.46±0.05, 0.47±0.05로 편안한 발성시에 비해 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(Fig. 1). 정상 성인 남자의 전기성문파형은 과부하 상태의 발성에서 폐쇄기의 정점 부위가 약간 넓어진 그래프 파형을 보였다(Fig. 2). 하지만 정상 성인 여자의 전기성문파형에서는 과부하 상태의 발성시 편안한 발성때와 유사한 파형을 보였다(Fig. 3).

고     찰

   성대의 기능을 평가하는 방법의 하나로서 전기성문파측정법은 최근 20여년 동안 임상 및 연구 목적으로 널리 이용되고 있으며, 이는 기술적인 측면에서의 발전과 성대의 생리에 대한 보다 자세한 이해에 근거를 두고 있다. 임상적으로 전기성문파측정법은 간편하고 비침습적으로 성대 운동의 중요한 측면을 객관적인 그래프의 형태로 기록할 수 있다는 특징을 갖고 있어서 보편적인 검사법으로 쉽게 적용이 되고 있다. 전기성문파측정법은 성대 근처의 갑상연골의 양측에 두 전극을 위치시키고 그 사이에 전류를 흘려 양 성대 사이를 통과하는 전류의 양으로써 성대 주위의 저항(impedence)의 변화를 그래프로 나타내서 성대 진동시 성대면의 접촉의 정도, 성질, 형태 등에 대한 정보를 제공하게 된다.
   발성시 성대의 내전 정도의 평가지표로서 유용하게 사용되는 변수가 성문폐쇄율(closed quotient or CQ)이며, 이는 전체 진동주기 중에서 성대의 접촉 면적이 최소한도 이상이 되는 시기가 차지하는 분율로서 정의된다(CQ=closed phase/vibratory cycle). 정상에서는 성문폐쇄율은 0.4~0.6이며, 남녀 사이에는 별 차이가 없는 것으로 알려져 있는데¹⁾⁴⁾ 본 연구에서도 남녀 각각의 성문폐쇄율이 0.46±0.04와 0.46±0.05로 나와 기존의 연구와 일치하는 결과를 보였다. 한 때 여자의 성대는 해부학적으로 후방성문틈(posterior glottal chink)이 존재하고, 남자에 비해 기식성의 음질을 보인다는 점에서 여자에서의 성문폐쇄율이 더 낮을 것으로 기대하고 이를 증명하기 위한 연구가 행해져 왔다. 그러나 Higgins와 Saxman⁵⁾은 남녀의 성문폐쇄율이 별 차이를 보이지 않는 이유로 성문폐쇄율은 성대의 접촉에 대한 상대적인 정도를 반영하는 변수이며, 이는 해부학적으로 변동이 없는 후방성문틈에는 별 영향을 받지 않는다고 설명하였다. 또 본 연구에서는 정상인과 성대결절 및 폴립을 가진 환자군 사이에서 성문폐쇄율의 유의한 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다. 이는 성대결절 및 폴립 환자의 전기성문파형에서는 성대 접촉 면적이 감소되는 시기에 양측 결절의 접촉이나 폴립과 반대 성대의 접촉으로 인해 특징적인 편평파가 관찰되며, 이로 인해 성문폐쇄율의 증가를 가져온다는 Choi 등⁶⁾의 보고와는 다른 양상을 보였다. 저자들의 생각으로는 성문폐쇄율의 증가와 연관이 있는 편평파의 형성에는 성대결절이나 폴립의 존재 유무와 함께 그 크기나 위치도 중요한 변수로 작용하리라고 생각되며, 추후 후두스트로보스코피(laryngostroboscopy) 등 성대진동 자체를 직접 관찰하는 검사법과 전기성문파측정법을 병행하여 성대결절 및 폴립의 유무, 크기, 위치와 편평파의 형성 및 성문폐쇄율에 미치는 영향에 대한 자세한 상관 관계를 알아보는 연구가 필요하리라 생각된다.
   음성의 강도가 성문폐쇄율에 미치는 영향에 대해서는 남녀 모두에서 음성의 강도를 증가시킬수록 성문폐쇄율은 점점 증가한다는 사실은 잘 알려진 바이다.¹⁾³⁾ Hacki³⁾는 발성시에 점점 발성의 강도를 증가시키면 정상인에서는 성대의 내전력이 증가하여 성문개방기는 점차 짧아지며 폐쇄기는 반비예하여 점차 길어지고, 이런 현상은 성대가 과긴장된 환자들에서도 비슷한 경향을 보이지만 성문폐쇄율이 늘어나는 정도는 정상인에 비해서 미약하다고 보고한 바 있다.
   본 연구에서는 성대의 병변을 유발하는 요인으로 발성의 강도를 증가시키는 것 대신에 15 kg 무게의 물체를 들고 발성을 시킴으로써, 무거운 물체를 들고 발성을 하는 습관이 실제로 성대에 어떤 영향을 주는 지를 전기성문파측정법으로 여러 지표를 통하여 간접적으로 확인해 보고자 하였다. 15 kg 무게의 물체를 선택한 이유는 부하를 20, 25 kg으로 늘리며 동일한 실험을 해 본 결과 너무 부하가 커지면 특히 여자에서 물체를 들어올리는 데 힘이 들어 검사파형 및 결과가 일정치 않게 측정이 되었고 15 kg 정도의 무게에서 남녀 모두에서 비교적 고른 전기성문파형을 얻을 수 있었기 때문이다. 과긴장된 발성시 일반적으로 후두의 위치가 상승하는 것으로 알려져 있으며,⁷⁾ 무거운 물체를 들어올리며 힘을 줄 때에 기대되는 과긴장된 발성도 후두의 위치 변화와 연관이 있으리라 생각된다. 하지만 결과는 일반적으로 알려진 것과는 달리 정상 남자 대조군을 제외한 다른 세 실험군에서는 무거운 물체를 들고 발성하는 것이 성문폐쇄율에 별 영향을 주지 못 하는 것으로 나타났다. 성문폐쇄율의 증가는 성대 내전근의 긴장도의 증가를 반영한다고 할 때 결과적으로 무거운 물체를 들고 발성하는 것은 성대의 긴장도 증가에 별 영향을 못 미친다고 할 수 있겠다. 또 정상 성인 남자에서도 편안한 발성과 과부하 상태의 발성시의 성문폐쇄율이 비록 통계적으로는 유의하게 차이를 보이고 있지만, Hacki³⁾가 보고한 바에 의하면 정상인의 성문폐쇄율은 발성의 강도를 증가시킬 때는 0.1~0.2 정도의 차이를 보이는 데 비해 본 연구에서는 정상 남자 대조군에서의 과부하 상태에서의 발성이 편안한 발성과 비교해서 성문폐쇄율의 차이가 약 0.03 정도로 상대적으로 작아서, 이 실험군에서도 과부하 상태에서의 발성이 발성의 강도를 증가시킬 때와 같은 성대의 긴장을 유발하지는 않는 것으로 생각된다. 실제로 정상 성인 남자에서의 통계적 유의성에 대한 검증은 검사-재검사의 재현성(reproducibility)의 뒷받침을 필요로 하며, 본 검사의 재현성은 추후의 실험으로 확인해 보아야 할 것으로 생각된다. 하지만 성대 결절과 폴립의 발생 기전에 대한 설명에서, 결절은 지속적으로 목소리를 많이 쓰는 사람에서 잘 생기고, 폴립은 간헐적으로 큰 소리를 내는 사람에서 잘 생긴다고 하는 것에 비춰 보면,⁸⁾ 이번 연구도 일과성으로 무거운 물체를 들고 발성을 시킨 후에 즉각적인 전기성문파측정의 성문폐쇄율의 변화라는 변수만을 써서 그 영향을 판단한 것이므로, 무거운 물체를 들고 발성을 하는 습관을 가지고 있는 사람들에 있어서 그 장기적인 영향에 대해서는 추적 관찰을 통하여 확인해 보아야 할 문제라고 생각되며, 그 영향을 측정하는 지표도 전기성문파측정법의 성문폐쇄율 이 외에도 aerodynamic study, multidimensional voice program, computerized speech lab 등의 프로그램을 이용하여 여러 변수를 써서 측정한다면, 무거운 물체를 든 상태에서의 발성이 성대에 미치는 영향을 더 정확히 평가하는 데 도움이 될 것으로 생각된다. 또 이번 연구와 같은 정적인 검사와 더불어 편안한 발성 도중에 물체를 건네받고 발성을 하며 음의 주파수, 음의 강도 및 전기성문파형의 변화 등을 보는 동적인 검사를 추가한다면 과부하의 성대내전근의 긴장도에 대한 영향을 평가하는데 더 도움이 될 것이며, 추후에 이에 대한 연구가 필요하리라고 사료된다.

결     론

   간단하고 비침습적으로 성대운동을 보는 전기성문파형검사로 무거운 물건을 들고 발성했을 때와 편안한 발성시를 비교한 바 단기적으로는 남성정상군에서만 의미있는 변화를 보였고 여성정상군과 환자군에서는 의미있는 변화를 보이지 않았다. 본 연구 결과로 무거운 물체를 들고 발성을 하는 경우에 단기간에는 성대내전근의 긴장도 및 전기성문파형의 성문폐쇄율에 큰 영향을 미치지 않으나 장기간의 영향에 대한 추적 관찰 및 다른 지표화 병행된 검사가 필요할 것으로 생각된다.

1. Orlikoff RF. Assessment of the dynamics of vocal fold contact from the electroglottogram: data from normal male subjects. J Speech Hear Res 1991;34:1066-72.

2. Kitzing P, Sonesson B. A photoglottographical study of the female voice folds during phonation. Folia Phoniatr 1974;26:138-49.

3. Hacki T. Electroglottographic quasi-open quotient and amplitude in crescendo phonation. J voice 1996;10:342-7.

4. Robb MP, Simmons JO. Gender comparisons of children's vocal fold contact behavior. J Acoust Soc Am 1990;88:1318-22.

5. Higgins MB, Saxman JH. A comparison of selected phonatory behaviors of healthy aged and young adults. J Speech Hear Res 1991;34:1000-10.

6. Choi HS, Kim GR, Kim KM, Kim KS, Cho GJ. Clinical application of electroglottography. Korean J otolaryngol 1990;33:537-47.

7. Elliot N, Sundberg J, Gramming P. Physiological aspects of a vocal exercise. J voice 1997;11(2):171-7.

8. Bastian RW. Benign mucosal and saccular disorders; Benign laryngeal tumors. In: Cummings CW, Fredrickson JM, Harker LA, Krause CJ, Schuller DE, editors. Otolaryngology-Head and Neck Surgery. 2nd ed. St. Louis: Mosby-Year Book, Inc:1993.p1897-924.