<28C3D6C1BE295FBEF0BEEEC3BBB0A D325F5F32B4DC2E687770>

Transcription

1 파킨슨병환자대상자동운율평가프로그램개발을위한예비연구 강영애 a 윤규철 b 성철재 c, 박현영 d a 충남대학교언어병리학과, b 영남대학교영문과, c 충남대학교언어학과, d 원광대학교의과대학신경과학교실 교신저자 성철재충남대학교언어학과교수대전광역시유성구궁동 220 번지 cjseong49@gmail.com tel: 배경및목적 : 운율장애라는용어는사용되고있으나, 운율과관련된전영역을손쉽게객관적으로측정할무료도구가그리많지않다. 이와관련하여, 본연구는임상에서쉽게사용할수있는운율평가프로그램과변수를개발하여소개하고자하는목적에서시도되었다. 방법 : 본프로그램은음성분석소프트웨어 praat 을자동으로제어하는스크립트기능을이용하여제작되었으며, 음도, 강도, 길이기본변수를고려하여총 11 개운율변수를측정한다. 운율변수로는문장길이, 음도관련변수 ( 평균음도, 최저음도, 최고음도, 음도범위 ), 강도관련변수 ( 평균강도, 최저강도, 최고강도, 강도범위 ), 기울기관련변수 ( 음도기울기, 강도기울기 ) 다. 본프로그램의임상연구를위하여, 항파킨슨약물을복용중인환자 10 명과연령을통제한정상군 20 명을대상으로평서문과의문문각각 1 개의문장을 3 회녹음후평균처리하여, 집단과성별을고려한 2 요인다변량분산분석 (MANOVA) 을실시하였다. 결과 : 강도관련변수는집단 ( 정상과환자 ) 간차이를보였으며, 최저강도와음도관련변수는성별간차이를보였다. 또한의문문의음도기울기변수는성별간차이를보였으며, 남성군에서정상군보다환자군에서음의기울기를보여의문문임에도발화후반부의하강 (slope = -.166) 이확인되었다. 또한음도범위 (pitch range) 에서집단과성별요인간의교호작용이관찰되었다. 강도관련변수와음도관련변수수치는환자군보다정상군에서높았으며, 남성과여성비교시남성군에서강도는높았고, 음도는여성군이높았다. 음도는남녀의내재적차이로인한당연한결과로해석된다. 논의및결론 : 임상에서사용하기편리하도록프로그램을녹음단계및청지각적평가기록과운율분석을함께하도록구성하였으며, 연동에문제가없는것으로확인되었다. 음도, 강도및기울기관련 11 가지운율변수에대하여제대로측정됨을확인하였다. 현재개발버전에서는, 쉼 (pause) 을구분함이없이일괄적으로발화길이를측정한다는한계가있다. 이는통일된분석문장이정해져음절수를사전에제공하고, 쉼 레이블링과같은특별한전처리 (pre-processing) 과정이주어진다면충분히보강할수있는사항이다. 언어청각장애연구, 2012;17: 핵심어 : 파킨슨병, 운율장애, 자동화분석, 운율변수 Ⅰ. 서론 중뇌도파민생성문제로인해야기되는파킨슨병은운동말장애중과소운동형으로분류되며, 이런과소운동형의신체특징은호흡, 발성, 공명, 조음및운율측면에서도나타난다 (Darley et al., 1969). 운율 (prosody) 은고대에서는성조 (tone) 내지는가락악센트 (melodic accent) 를일컫는말로사용되었으나, 현대언어학에서는성조뿐아니라, 억양 (intonation), 강세 (stress), 리듬 (rhythm), 자음과모음의음장 (length) 을포괄하는용어로발전하여, 분절음이외의미차이를갖는특징을지닌다 ( 이호영, 1997). 이와같은운율정의를일상생활에서흔히접하는발화예로살펴보면, 참잘했어요. 라는문장의억양을어떻게변형시키느냐에따라, 칭찬표현이되거나반대로반어적표현이됨을익히알고있다. 이런예에서쉽게알수있듯이, 운율이란분절음이외의미차이를가져오는초분절적요소를포함한다. 일반적으로운율은음도 (pitch), 강도 (loudness), 그리고문장길이 (duration) 의세가지자질 (feature) 로결 게재신청일 : 2012 년 3 월 15 일 최종수정일 : 2012 년 5 월 15 일 게재확정일 : 2012 년 5 월 25 일 c 2012 한국언어청각임상학회 234

2 강영애외 / 파킨슨병환자대상자동운율평가프로그램개발을위한예비연구 정되며, 운율평가는평가재료에따른언어적 (linguistic) 운율, 감성적 (emotional) 운율로나누고, 평가내용에따라운율이해와운율산출로도나뉠수있다 (Duffy, 2005). 말은호흡, 발성, 조음, 운율과같은여러영역의하위조합으로이루어지며, 여기서운율이란말소리리듬 (speech rhythm) 과속도 (speaking rate), 조음속도 (articulation rate) 와말소리쉼비율 (speech pause ratio), 말소리강도 (speech intensity) 및음도변화 (pitch variation) 로구성된다 (Skodda & Schlegel, 2008). 말속도는일정시간에존재하는음절수로정의되며, 초당혹은분당음절수로나타낸다. 조음속도는쉼을제외한발화시간을나타내며, 쉼은침묵과같이비어있는구간 (unfilled pause) 와흡기처럼비구어소음으로채워진구간 (filled pause) 로세분할수있으며 (Tjaden, 2000), 구어에서는낱말끝에존재하는쉼과낱말내존재하는쉼으로나뉘는데, 결과적으로쉼길이는말속도에영향을준다 (De Letter et al., 2006). 음도의경우, 남녀간내재적인기본주파수차이가있으므로성별차를논하는것은무리가있으나한국어의경우, 그간연구되어온운율구기반의모델 ( 가령한국어의경우강세구 (accentual phrase) 와억양구 (intonation phrase) 를구분하는방식의 K-ToBI 접근 ) 을중심으로, 단순한음도보다는운율구끝부분의성조특성과관련된연구들이이루어져왔다 1). 연구결과의일부를소개하면, 임지원 성철재 (2006) 에서는광고발화의경우, 억양구말에서여성이남성에비해고조 (H%) 의사용빈도가높다고했으며, 평서문의경우한선희 오미라 (1999) 는 L% > HL% > H% L% 로빈도수를보고하고있다. 비슷한유형의연구에서, 성철재 (2004) 는남성은 L% > HL% > LH% > H% 순으로, 여성은 HL% > L% > H% 순으로조사하였고, 이숙향 김종진 (2005) 은남녀모두 HL% > L% > H% > LH% 로보고하면서, 특히여성의 LH% 고빈도를지적하였다. 임지원 성철재 (2006) 는강세구말성조실현양상에서 Ha:La 실현비율로남성은 53:47, 여성은 74:26 으로기술하였다. 하지만이런연구는광고발화를분석한것이므로일반적경향과차이를보인다는점을전제해야한다. 운율구단위혹은문장내, 낱말내특정구간의기 울기는시간에따른기본주파수변동률을보여주므로성별비교에매우적절한파라미터가된다. K-ToBI 를체계화한 Jun (2000) 의이전논문인 Jun (1998) 에서는강세구첫두음절에서의기울기와강세구경계음절에서그다음강세구첫음절사이의기울기를보고하였으나, 성별차이는구분하지않았다. 임지원 성철재 (2006) 에서는강세구끝에서두번째음절 (penultimate syllable) 과끝음절 (final syllable) 사이의상승, 하강기울기를조사하였는데, 유의도 (alpha) 0.1 조건에서상승과하강기울기모두여성이남성보다약 1.8배더가파른것으로기술하고있다. 파킨슨병환자들은단음도, 단강도, 과소조음, 병리적음질뿐아니라이런말소리요소와관련된비정상적인형태가보고되는데, 이는부적절한침묵으로인한부자연스러운어조생성, 분절및문장전반적속도증가등을들수있다 (Darley et al., 1969; Duffy, 2005). 이런비정상적특징은신체과소운동력이주요한원인으로여겨지지만, 인지와산출간의관계에서살펴보면, 우울증상으로인해운율감정인식에부정적영향을받고, 감정표현저하로이어져, 결국은감정발화톤을인지하는능력이손실되어무감정발화인단음도산출에영향을준다는보고 (Pell, Cheang & Leonard, 2006; Vélez Feijó, Rieder & Chaves, 2008) 와관련될수있다. 또한우울감을가진파킨슨병환자들의말소리속도가정상군보다줄었다는연구결과 (Flint et al., 1992) 도있어, 감정상태는말소리속도에배제할수없는요소임을알수있다. 즉그만큼말소리속도는상황과감정에따라유동적인변수라는것이다. 임상에서널리이용되고있는운율평가방식은청지각방식이며, 이는피험자의음질, 비성, 화자간 (between speakers) 변이, 평가자의숙련도에따라평가차이가심하여평가의신뢰도와타당도에근본적으로문제를갖고있다 (Van Santen, Prud hommeaux & Black, 2009). 이런청지각적평가방식의단점을보완하기위하여객관적평가방식으로음향분석도구를이용한자동화말평가 (automatic speech assessment) 가선호되며, 이는비침습적평가방법으로비용대비효용가치가높다고할수있다. 그러나보편적으로사용되고있는 CSL (computerized speech lab, Kaypentax, 1) 뚜렷한쉼 (pause) 이관찰되는 major prosodic phrase 를억양구라한다면, 강세구는쉼이관찰되지않고기본주파수등락으로운율구경계가구분되는 minor prosodic phrase 로개념지을수있다. 235

3 언어청각장애연구 2012;17: USA), MDVP (multi-dimensional voice program, Kaypentax, USA) 등과같은분석기자재는고가의장비로, 제공하는변수또한음질관련변수가대부분이기에, 전문적운율평가도구라고할수없다. 상용화된고가의장비가없어도일반적으로널리이용되는범용음성분석프로그램인 praat을이용하여음성분석이가능하지만, 고난도기능인스크립트를코딩할수있는능력이없으면매단계마다많은시간과집중력이요구되는고된수작업에힘이들것이고, 또한환자에게실시간으로피드백을줄수없다는단점이있다. 이런현실적문제를감안하여본연구에서는임상에서바로적용할수있는파킨슨병환자대상자동운율평가프로그램 ( 강영애 윤규철 성철재, 2011) 2) 의작동과정을설명하고관련운율변수를소개하고자한다. 본운율평가프로그램은임상에서빠른적용을최우선목표로하고있으며, 파킨슨병환자의말관련진단을위해서청지각적음질평가항목도포함하여제작하였다. 이와관련한연구문제는다음과같다. 3단계이며, 각단계에서필요한관련폴더 ( 음성, 결과 ) 는자동생성되어 < 그림 -2> 와같이위계를갖는다. 각단계의설명은다음과같다. < 그림 - 1> IPD 버튼이생성된 Object 창 첫째, 임상에서활용할음질평가기록자동화프로그램을제작할수있는가? 둘째, 임상에서활용할낭독체문장대상자동화분석프로그램을제작할수있는가? 셋째, 개발된변수가운율변수로타당한가? Ⅱ. 연구방법 1. 프로그램과운율변수가. 프로그램설치및작동법본프로그램은음성분석범용프로그램인 praat의스크립트 (script) 기능을기본전제로하므로, 구동을위해서는 praat과본연구에서개발한 2개의스크립트가포함된 plugin_ipd 폴더가필요하다. plugin_ipd 기능은 < 그림 -1> 에서처럼 praat화면에 Recording for IPD... 와 Analysis for IPD... 하위버튼을가진 IPD 고정버튼을생성하는것이다. 프로그램구성단계는 (1) 녹음단계, (2) 환자정보기록및청지각음질평가단계, (3) 문장운율분석, 총 < 그림 - 2> 생성폴더위계도 (1) 녹음단계녹음세팅은표본추출률 44,100 Hz, 16 bit 양자화, mono이며, 자발화녹음과문장녹음을연속적으로하도록구성하였고, 1회최장녹음시간은 5분이다. Recording for IPD... 기능은녹음작업으로, 화면에녹음기창과 Pause 창이동시에표시되게한다. Pause 창에는 < 녹음을합니다. 구조화된질문을해주세요 > 라는자발화녹음용문구를적혀있다. 녹음시작은 Record 선택하고, 종료는 Stop 선택으로이루어진다. 각단계종료후자발화와문장음성파일은음성폴더 2) 제 1 저자에게연락주시면본프로그램을보내드립니다. 236

4 강영애외 / 파킨슨병환자대상자동운율평가프로그램개발을위한예비연구 안에자동으로저장된다. 이해를돕기위하여분석작동순서도를 < 부록 -1> 에수록하였다. 자발화녹음에서는구조화된개방형질문을준비하여개별환자의답변을통일시킨다. 구조화된개방형질문의예로는 성함이어떻게되세요?, 어떻게오셨어요?( 교통수단 ) 오늘날씨는어때요? 어디가제일많이불편하세요? 등으로자연스러운답변을유도한다. 문장녹음에서는평가용문장을제시한다. 파킨슨병환자들이대부분노년층이기때문에녹음문장으로는 1개의억양구 (Intonation Phrase, IP) 로이루어지고, 친숙한단어로구성되는것이적절할것으로판단된다. 1개 IP의친숙한낱말로구성된문장예로는 여기는대전입니다, 저는홍길동입니다 등을들수있다. 1개억양구로구성된문장은중간의쉼이없으므로, 분석을용이하게한다. 본프로그램의현재버전에서는자동으로쉼을식별하고구별해주는기능이없으므로녹음시료를쉼이들어가지않도록 IP가 1개로선택하였다. < 그림 - 3> 환자정보및청지각입력창 (2) 환자정보기록및청지각음질평가단계 Analysis for IPD... 기능은환자정보기록과자발화녹음에대한청지각음질평가를기록하는것이다. 정보수집항목으로는평가일시, 등록번호, 성명, 성별, 흡연상태, 유병단계, 인지평가점수 (Korean Mini-Mental State Examination, K-MMSE) 로총 7항목과청지각음질평가로는총 8항목 (Clear, Rough, Breathy, Asthenic, Strained-strangled, Aphonic, Tremor, Intelligibility) 으로구성하였으며 4점 (0~3점) 척도를사용하였다 (0점: 정상, 3점 : 심각, Clear 와 Intelligibility 는반대로해석한다 ). 입력완료되면, 하단의 OK를선택하여문장분석단계로넘어간다. < 그림 -3> 에환자정보및청지각평가입력화면을도식화하였다. 환자정보와청지각음질평가기록은텍스트파일로결과폴더에저장이되며, 집단처리가용이하도록하나의파일에환자정보가함께모이도록하였다. 관련폴더와폴더안의내용을 < 부록 -3> 에제시하였다. (3) 문장운율분석단계 본단계에서는 Edit 창을기반으로분석하고자하는구획을경계 (boundary) 를삽입하여정한다. 녹음 < 그림 - 4> 종합결과지화면 237

5 언어청각장애연구 2012;17: 된문장은전체혹은원하는부분을선택하여재생시킬 수있으며, 문장이여러번반복녹음될경우, 분석위치의혼동을막기위해생성된 TextGrid 파일이저장되도록하였다. 경계삽입후, Pause 창의 Continue 를선택하면선택구간의운율분석이이루어지고, 분석이완료되면 < 그림 - 4> 처럼 (2) 환자정보~(3) 문장운율분석결과까지의종합결과가한화면에나타난다. 문장대상운율분석결과는환자등록번호명을가진 텍스트파일로결과폴더에저장된다. 저장되는텍스트 내용은 < 부록 -4> 에제시하였다. 나. 운율변수설명 본연구에사용된 11개의운율변수는, 기본요소인음도, 강도, 길이를기반으로하였으며세부적으로는문장길이, 음도관련 ( 평균, 최저, 최고, 범위 ), 강도관련 ( 평균, 최저, 최고, 범위 ), 기울기관련 ( 음도기울기, 강도기울기 ) 변수로구성되어있다. 문장길이는전체문장의시간값으로앞에서도밝혔듯이쉼을자동으로골라내주는기능이없는관계로전체문장의길이를재어, 발화속도를시간값으로확인하는것이며, 전반적으로느리게문장을읽을경우문장길이값은상승하고, 빠르게읽을경우는감소할것이다. 분절내속도와순수발화길이는계량화하여자동으로결과테이블에제시하지못하지만음절수를미리알고있다면제공되는문장길이값을이용하여발화속도를계산할수있다. 음도는문장전체를기반으로최고값과최저값, 평균값그리고범위값을변수로선정하였고, 강도도음도와마찬가지로, 최고값과최저값, 평균값그리고범위를변수로삼았다. 본연구에서제안하는기울기변수의측정방식은과거에시도된적이없던것으로, 음도기울기와강도기울기는문장을이등분한후에전후구간에서의음도, 강도평균값을구한뒤, 후구간의수치에서전구간의수치를뺀값을전체문장지속시간값으로나눈것이다 ( 식 1). 이렇게기울기변수를구하는이유는파킨슨병환자가보이는단음도, 단강도특징이문장의전반부와후반부에서상당히차이가있을것으로판단이되었기때문이다. (1) 식 (1) 에서 rear와 front 는각각이등분한문장의뒷부분, 앞부분을의미하여, value 는 F0 (Hz) 와 intensity (db) 의평균값에해당한다. 기울기값은양수혹은음수로표현되는데, 양수일경우, 문장의전반부보다후반부에서관련변수값 ( 기본주파수혹은강도 ) 이상승하였음을의미하고, 음수일경우, 전반부보다후반부에서변수값이하강하였음을의미한다. < 표 -1> 에운율변수목록을제시하였다. < 표 - 1> 11 개운율변수, 단위및정의 변수단위정의 1 문장길이 sec. 문장전체길이 음도관련 강도관련 기울기관련 평균음도 최저음도 최고음도 음도범위 평균강도 최저강도 최고강도 강도범위 음도기울기 강도기울기 Hz 문장전체의음도평균 Hz 문장전체의음도중최저값 Hz 문장전체의음도중최고값 Hz 최고음도와최저음도간차이값 db 문장전체의강도평균 db 문장전체의강도중최저값 db 문장전체의강도중최고값 db 최고강도와최저강도간차이값 Hz/ sec. db/ sec. 2. 임상연구적용 가. 연구대상자 한문장을전후로나누어각각평균음도를구하고, 후구간음도에서전구간음도를뺀후전체문장지속시간으로나눔 한문장을전후로나누어각각평균강도를구하고, 후구간강도에서전구간강도를뺀후전체문장지속시간으로나눔 2007년 8월부터 2008년 10월까지신경과전문의로부터특발성파킨슨병 (idiopathic Parkinson s disease: IPD, 이하 IPD) 으로진단받고, 약물복용중인 10명의특발성파킨슨병환자와정상군 20명을모집하였으며, 모든대상자의거주지는충청권이었다 ( 강영애, 2011). 3) 모든환자들은공통적으로항파킨슨제 (Carbidopa/ 238

6 강영애외 / 파킨슨병환자대상자동운율평가프로그램개발을위한예비연구 L-dopa, Sinemet CR, Novartis) 를복용하였으며그외개별증상에따라추가약물처방을받았다. 대상군모집시연구에대하여충분한사전설명을하고, 개별적으로연구참여동의를구하였다. 정상군은환자군의 연령에맞추어과거신경과병력이없으며, 일상생활거동에불편이없는대상자로모집하였다. 대상자들이 모두고령인관계로당뇨및고혈압관련약물을복용하는사례가많아, 다른약물복용유무는대상자선정기준에고려하지않았다. 유병인지이외운율산출에영향을줄수있는경우는대상자모집에서제외하였다. 난청으로인한보청기사용자, 인지손상으로일상생활에불편함이있는자, 과거 / 현재호흡기관련병력자, 그리고흡연자인경우를제외기준으로삼았다. 대상자들에게일상생활에서사용하는발화문을사전에조사하였으며, 이중 1개의 IP로구성된서로다른 10개의문장을선정녹음하였고, 분석한녹음은총 10개문장중 4번째문장으로선택하였다. 4번째평서문문장 ( 아침밥먹었어. ) 과의문문문장 ( 아침밥먹었니? ) 으로정한이유는 4번째문장이므로낭독체읽기연습이충분히되었을것이고, 피로를유발하지않을시점이며, 감정적상태가배제된문장이기때문이다. 녹음시 A4 종이에문장을써서보여주고최대한 자연스럽게, 상대방에게대화하듯읽어줄것을요구하였다. 환자군녹음은약물복용 3~4시간이후 (onstage 상태 ), 정상군은식후 1-2시간이후에하였다. 녹음은문장당 3회씩하였고, 3회평균값을통계분석에적용하였으며대상자의구체적정보는 < 표 -2> 에제시하였다. < 표 - 2> 대상자정보 정상군 환자군 남 여 남 여 인원 평균연령 61.6± ± ± ±4.6 진단 IPD( 모두 ) H-Y 단계 a) (M±SD) 1.6± ±0.6 UPDRS b) (M±SD) 36.3± ±10.6 K-MMSE c) (M±SD) 25± ±1.9 a) H-Y 단계 : Hoehn-Yahr stage b) UPDRS : United Parkinson Dis. Rating Scale-Ⅲ motor section c) K-MMSE : Korea-Mini Mental State Examination 나. 연구결과 운율변수 11개를종속변수로놓고, 집단 ( 정상 vs. 환자군 ) 과성별을두요인 (factor) 으로삼은다변량분산분석 (multivariate analysis of variance, MANOVA) 을실시한결과, 의문문에서성별간유의한차이를보였으며 (p <.05, < 표 -3> 참조 ) 유의도 alpha 를 0.1로 올렸을때는평서문의집단요인에서유의한차이가관찰되었다. 개별종속변수의차이를알아보는단변량 검정결과 (Bonferroni adjusted), 평서문에서는집단주효과로최고강도, 최저강도, 평균강도변수에서유의하여집단에따라강도관련변수에차이가있는것으로나타났다. 성별의주효과는최저강도, 최고음도, 평균음도, 음도범위변수가유의하였다 (p <.05). < 그림 -5> 에제시한바와같이, 의문문은음도범위에서교호작용이관찰되었고, 교호작용의내용을살펴보기위하여각요인별로단순주효과 (simple main effects) 검정을실시한결과, 남성집단에서정상과환자사이에유의한차가관찰되었고 [F (1, 26) = 7.889, p <.01], 여성은집단간유의한차이가없었다 [F (1, 26) =1.892, p =.181] 환자군내에서남녀사이에유의한차가있었으며 [F (1, 26) = 29.74, p <.0001], 정상군내에서도관찰되었다 [F (1, 26) = 5.941, p <.05]. 집단의주효과는최고강도, 최저강도, 평균강도, 최고음도변수에서관찰되었으며, 성별주효과는최저강도, 최저음도, 최고음도, 평균음도, 음도범위, 음도기울기변수에서관찰되었다. 단변량개체간효과검정결과유의한변수목록과기술통계량은 < 표 -4> 에제시하였다. < 표 - 3> 문장별다변량분석 문장효과값 F group 평서문 gender group * gender group 의문문 gender * p <.05 group * gender 가설자유도 오차자유도 유의확률 Wilks Lambda Wilks Lambda Wilks Lambda Wilks Lambda Wilks Lambda * Wilks Lambda ) 분석에사용된음성자료는제 1 저자의박사학위논문의일부자료입니다. 239

7 언어청각장애연구 2012;17: < 표 - 4> 단변량개체-간효과검정결과유의한변수목록과기술통계량 평균 ( 표준편차 ) 유의변수분산분석결과문장요인환자군정상군 F df p 남 여 남 여 최고강도 , (7.07) 48.72(7.74) 59.47(6.73) 57.98(5.76) 집단 최저강도 , (1.64) 19.09(6.60) 29.51(7.70) 21.96(2.13) 평균강도 , (5.99) 43.41(7.45) 52.72(6.27) 51.34(5.24) 평서문 최저강도 , 성별 최고음도 , (39.67) (25.50) (68.97) (75.29) 평균음도 , (24.69) (17.48) (28.37) (41.74) 음도범위 , (26.15) (16.04) 93.50(61.88) (81.57) 최고강도 , (6.28) 52.68(8.15) 61.81(7.49) 58.89(5.12) 집단 최저강도 , (3.46) 20.20(6.93) 30.79(8.15) 21.98(2.52) 평균강도 , (5.20) 46.66(7.38) 56.02(6.68) 53.23(4.81) 최고음도 , (35.50) (47.58) (81.94) (39.19) 최저강도 , 의문문 최저음도 , (16.19) (41.56) (30.89) (34.16) 성별 최고음도 , 평균음도 , (26.29) (23.98) (33.86) (41.54) 음도범위 , (20.02) (26.81) (69.31) (36.46) 음도기울기 , (2.02) 19.84(10.92) 5.05(12.36) 14.09(15.52) 교호 음도범위 , 중복정보는검은색으로처리함 < 그림 - 5> 집단 ( 환자 _ 정상 ) 과성별두요인에대한음도범위 ( Hz) 의교호작용도해 ( 환자군에서는남녀별로차이가컸으나, 정상군에서는그차이가좁혀짐 ) Ⅲ. 논의및결론 지금까지파킨슨병환자대상자동운율평가프로그램과운율변수를개발하여그적용과정을설명하였다. 프로그램의변수를임상연구에적용한결과, 첫 째, 집단간강도관련변수의수치가환자군남녀보다정상군남녀에서높게나타났다. 둘째, 최저강도와음도관련변수는성별간차이를보였으며, 최저강도의경우, 여성이남성보다낮게나타났다. 음도관련변수도성별간차이를보였지만, 근본적으로남성과여성의기본주파수대역의차이에서오는당연한결과로해석되며, 최저강도또한남녀의기본적호흡량차이를고려할때당연한결과로해석할수있다. 셋째, 의문문의음도기울기변수는환자남성군이정상남성군보다낮은음의기울기를보였는데, 이는발화후반부가전반부보다내려감을의미한다. 즉, 의문문의경우, 후반부가상승하는음도곡선을보이는것이일반적이지만, 환자군남성에서는하강하는모습을보였다는점이다. 환자군여성과정상군여성을비교해볼때도, 정상군보다는환자군에서양수의증가값을보였다. 이는최고음도와평균음도를같이살펴보면, 정상군여성이환자군여성보다높았고, 최저음도에서는그반대로환자군여성이낮았으므로, 환자군여성이발화후반 240

8 강영애외 / 파킨슨병환자대상자동운율평가프로그램개발을위한예비연구 부에서전반부보다높은발성을하였다는것을의미한다. 이런점은국어운율형태및어조의지식에기반하여추후더정밀한조사가이루어져야할과제로판단한다. 성별간통계적차이를보인음도관련변수 ( 최고음도, 평균음도, 음도범위, 음도기울기 ) 는남녀의주파수대역이다름에서귀결되는것이므로, 본프로그램의수식에오류가없음을확인하여준다. 다만음도기울기는성별차를내재적요인으로만돌리기에는애매한면이있다. 서론에서도밝혔듯이선행연구들에서는여성의음도기울기가상승이든하강이든좀더가파른것으로나타났는데좀더확인되어야할부분이다. 파킨슨병환자의운율장애는다른언어기능과별개로독립적인손상이며 (Ross, 1981), 운율이해손상을보이거나, 그반대의산출손상을보이는경우도있다 (Caekebeke et al., 1991; Darkins, Fromkin & Benson, 1988; Pell, 1996). 이해와변별에어려움을보이지만일반적문장구별은가능하며, 이런운율이해손상은운동결함이아닌인지적결함으로생각된다 (Lloyd, 1999). 파킨슨병환자의언어적운율특징은분절내속도증가, 부적절한침묵, 단음도, 단강도라고알려져있으며 (Duffy, 2005), 감정적운율특징으로우울증상이감정인식에영향을주어감정표현이저하되고, 감정적발화톤을인지하는능력이저하되어결국은사회-언어적참여능력의소멸을초래한다는점을들수있다 (Ackermann, Hertrich & Ziegler, 1993; Pell, Cheang & Leonard, 2006; Shroder, Nikolova & Dengler, 2010; Vélez Feijó, Rieder & Chaves, 2008). 최근언어적운율에어려움을보이는파킨슨병환자의발화산출에 LSVT (Lee Silverman Voice Therapy) ( 강영애, 2007), AMT (Active Music Therapy) (Pacchttic et al., 2000), VCST (Voice & choral singing treatment) (Benedetto et al., 2009) 등의행동접근적언어치료의긍정적효과가보고되고있다. 그렇게때문에더욱체계적이고신뢰할수있는운율분석도구가필요하다. 그러나파킨슨병환자를대상으로하는기존운율연구에서는 (Caekebeke et al., 1991; Darkins, Fromkin & Benson, 1988; Pell, 1996; Ross, 1981) 언어적운율평가의심층적접근이부족하였고, 통일된틀이없이연구자마다자체고안한청지각평가에만의존하였다. 파킨슨병환자를대상으로이루어진국외운율결과를그대로국내운율연구로받아들이기에는무리가있다. 언어마다고유한운율패턴이있을것이기때문이 다. 예컨대영어와같은강세박자언어를설명하는모델, 이론들이한국어를설명하는데는한계가있을수밖에없을것이다. 영어를비롯한외국어와한국어는근본적인운율특성이다르기때문에외국어를대상으로한운율연구방법과결과를국내환자에게까지일반화시켜설명하기위해서는국내환자를대상으로비교연구가이루어져야한다는선결문제가있다. 운율장애라는용어는우반구손상, 말실행증, 그리고운동말장애등의환자에게서보이는구어의비정상적리듬산출의의미로사용되고있으나, 정확하고객관적인운율평가도구가없어, 진단및재활, 언어평가에어려움을주고있는실정이다. 본연구는환자의문장녹음즉시말소리가자동분석되어실시간으로결과출력이되므로임상현장에서사용하기편리하다. 기존의음성분석및운율평가에소요되는많은시간과 노력을줄일수있을것이다. 본연구의제한점으로문장에쉼 ( 휴지기 ) 이포함되는경우를들수있는데, 현재 프로그램버전에서는 쉼 (pause) 을제외한순수발화길이만을측정하기에부족함이있다. 공학적으로신호와무음구간의완벽한자동분리는그리쉬운작업이아니다. 가능은하지만오류가발생할여지가많다. praat 에도말소리신호와무음구간을분리하는기능이탑재되어있지만, 아직까지는신뢰하기어렵다. 다음버전에서는이런점을더보강하고자한다. 또한환자의진전 (tremor), 서동 (akinesia), 완서 (bradykinesia) 등의신체특징과연관된음질관련음향적변수추가와더불어운율이해와산출간자동화측정프로그램연구가심도있게이루어진다면파킨슨병환자의말에서유병과관련된더욱유용한정보를얻을것으로생각된다. 참고문헌 강영애 (2007). LSVT 에의한파킨슨병환자의음성장애치료에관한연구. 충남대학교대학원석사학위논문. 강영애 (2011). 특발성파킨슨병환자의진단용말관련변수연구. 충남대학교대학원박사학위논문. 강영애 윤규철 성철재 (2011). 파킨슨병환자대상청지각음질평가및문장읽기과제의자동화운율평가도구개발. 제 2 회한국언어청각임상학회, 한국언어치료학회공동학술대회발표논문집. 나사렛대학교, 천안. 성철재 (2004). 한국어낭독체문장운율구의실현과예측. 언어학, 40, 이숙향 김종진 (2005). 대용량데이터베이스를이용한한국어 241

9 언어청각장애연구 2012;17: 운율특성에관한연구, 한국음향학회지, 24(2), 이호영 (1997). 국어운율론. 서울 : 한국연구원. 임지원 성철재 (2006). 한국어방송광고헤드카피에대한운율분석. 언어학, 46, 한선희 오미라 (1999). 한국어억양구의경계톤. 음성과학, 5(2), Ackermann, H., Hertrich, I., & Ziegler, W.1993). Disturbances of speech prosody in neurological disease: A review. Fortschritte der Neurologie-Psychiatrie, 61, Benedetto, P., Cavazzon, M., Mondolo, F., Gugiu, G., Pratoner, A., & Biasutti, A. (2009). Voice and choral singing treatment: A new approach for speech and voice disorders in Parkinson s disease. European Journal of Physical and Rehabilitation Medicine, 45, Caekebeke, J. F., Jennekens-Schinkel, A., Van Der Linden M. E., Buruma, O. J., & Ross, R. A. (1991). The interpretation of dysprosody in patients with Parkinson s disease. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry, 54, Darkins, A. W., Fromkin, V. A., & Benson, D. F. (1988). A characterization of the prosodic loss in Parkinson s disease. Brain and language, 34, Darley, F. L., Aronson, A. E., & Brown, J. R. (1969). Differential diagnostic patterns fo dysarthria. Journal of Speech and Hearing Research, 12, De Letter, M., Santens, P., De Bodt, M., Boon, P., & Van Borsel, J. (2006). Levodopa-induced alterations in speech rate in advanced Pakrinson s disease. Acta Neurologica Belgica, 106, Duffy, J. R. (2005). Motor speech disorders: Substrates, differential diagnosis, and management (2nd ed.)(pp ). St. Louis, MO: Mosby. Flint, A., Black S., Campbell-Taylor, I., Gailey, G., & Levinton, C. (1992). Acoustic analysis in the differentiation between Parkinson s disease and major depression. Journal of Psycholinguistic Research, 21, Jun, S. A. (1998). The accentual phrase in the Korean prosodic hierarchy. Phonology, 15(2), Jun, S. A. (2000). K-ToBI (Korean ToBI) labelling conventions. UCLA WPP, 99, Lloyd. A. J. (1999). Comprehension of prosody in Parkinson s disease. Cortex, 35, Pacchtti, C., Mancini, F., Aglieri, R., Fundaro, C., Martignoni, E., & Nappi, G. (2000). Active music therapy in Parkinson s disease: An integrative method for motor and emotional rehabilitation. Psychosomatic medicine, 62, Pell, M. D. (1996). On the receptive prosodic loss in Parkinson s disease. Cortex, 32, Pell, M., Cheang, H., & Leonard, C. (2006). The impact of Parkinson s disease on vocal-prosodic communication from the perspective of listeners. Brain and Language, 97, Ross, E. (1981). The aprosodias. Swiss Archives of Neurology and Psychiatry, 38, Shroder, C., Nikolova, Z., & Dengler, R. (2010). Changes of emotional prosody in Parkinson s disease. Journal of Neurological Sciences, 289, Skodda, S., & Schlegel, U. (2008). Speech rate and rhythm in Parkinson s disease. Movement disorders, 23(7), Tjaden, K. (2000). A preliminary study of factors influencing perception of articulatory rate in Parkinson disease, Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 43(4), Van Santen, J. P., Prud hommeaux, E. T., & Black, L. M. (2009). Automated assessment of prosody production. Speech Communication, 51(11), Vélez Feijó A., Rieder, C., & Chaves, M. (2008). Did depressive symptoms affect recognition of emotional prosody in Parkinson s disease? Neuropsychiatric Disease and Treatment, 4(3),

10 강영애외 / 파킨슨병환자대상자동운율평가프로그램개발을위한예비연구 < 부록 - 1> 녹음진행순서도 243

11 언어청각장애연구 2012;17: < 부록 - 2> 분석진행순서도 244

12 강영애외 / 파킨슨병환자대상자동운율평가프로그램개발을위한예비연구 < 부록 - 3> 환자정보및음질평가의결과폴더및저장된화면 245

13 언어청각장애연구 2012;17: < 부록 - 4> 환자별문장결과저장된화면 246

14 Kang et al. / A Preliminary Study of the Automated Assessment of Prosody in Patients with Parkinson s Disease ABSTRACT A Preliminary Study of the Automated Assessment of Prosody in Patients with Parkinson s Disease YoungAe Kang a KyuChul Yoon b CheolJae Seong c, HyunYoung Park d a Department of Speech & Language Pathology, Chungnam National University, Daejeon, Korea b Department of English Language & Literature, Yeungnam University. Daegu, Korea c Department of Linguistics, Chungnam National University, Daejeon, Korea d Department of Neurology, Wonkang University College of Medicine, Iksan, Korea Correspondence to Prof. CheolJae Seong, PhD, Department of Linguistics, Chungnam National University, 99 Daehak-ro, Yuseong-gu, Daejeon, Korea cjseong49@gmail.com tel: Background & Objectives: Despite extensive studies of patients with aprosodic symptoms, no clinical tools have been developed that can help speech-language pathologists make objective and consistent diagnoses with ease for all of the prosodic aspects free of cost. The purpose of this study is to develop and verify an automated diagnostic prosody assessment program for patients with Idiopathic Parkinson s disease. Methods: The program was developed in the form of a set of Praat scripts that control the overall diagnostic procedure. The core part of the scripts was built from the eleven parameters of prosody related to the pitch, loudness, and duration. The experimental group was composed of ten patients with Idiopathic Parkinson s disease after pharmacological intervention and the control group was composed of twenty healthy people. Both groups recorded two sentences three times. One was a declarative sentence and the other was an interrogative sentence. The recordings were analyzed using the assessment program and a multivariate analysis of variance (MANOVA) was conducted. Results: For both sentences, the loudness-related parameters were differed significantly between the groups and the minimum loudness, pitch-related parameters, and pitch-slope parameter of the interrogative sentence differed between genders. Especially in the interrogative sentence, the value of pitch slope in the male patient group was negative, which indicates that the pitch of the end of the sentence is lower than that of the front during total utterance. The values of loudness and pitch were higher in the normal group than in the patient group. The value of loudness in the male group and the pitch in the female group were higher, which is in agreement with the difference of the fundamental frequency between genders. Discussion & Conclusion: The existing program is convenient to use in the clinic setting, because it works automatically for various stages of the process including the recording stage, the perceptual judgment stage, and the analysis of prosody. It does not have any working problem and the parameters for prosody in the program are reliable and valid. The program does, however, need the addition of pause analysis. (Korean Journal of Communication Disorders 2012;17: ) Key Words: Parkinson s disease, prosodic disorder, automatical assessment, prosodic parameters REFERENCES Ackermann, H., Hertrich, I., & Ziegler, W.1993). Disturbances of speech prosody in neurological disease: A review. Fortschritte der Neurologie-Psychiatrie, 61, Benedetto, P., Cavazzon, M., Mondolo, F., Gugiu, G., Pratoner, A., & Biasutti, A. (2009). Voice and choral singing treatment: A new approach for speech and voice disorders in Parkinson s disease. European Journal of Physical and Rehabilitation Medicine, 45, Caekebeke, J. F., Jennekens-Schinkel, A., Van Der Linden M. E., Buruma, O. J., & Ross, R. A. (1991). The interpretation of dysprosody in patients with Parkinson s disease. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry, 54, Darkins, A. W., Fromkin, V. A., & Benson, D. F. (1988). A characterization of the prosodic loss in Parkinson s disease. Brain and language, 34, Received March 15, 2012 Final revision received May 15, 2012 Accepted May 25, c 2012 The Korean Academy of Speech-Language Pathology and Audiology 247

15 Korean Journal of Communication Disorders 2012;17: Darley, F. L., Aronson, A. E., & Brown, J. R. (1969). Differential diagnostic patterns fo dysarthria. Journal of Speech and Hearing Research, 12, De Letter, M., Santens, P., De Bodt, M., Boon, P., & Van Borsel, J. (2006). Levodopa-induced alterations in speech rate in advanced Pakrinson s disease. Acta Neurologica Belgica, 106, Duffy, J. R. (2005). Motor speech disorders: Substrates, differential diagnosis, and management (2nd ed.)(pp ). St. Louis, MO: Mosby. Flint, A., Black S., Campbell-Taylor, I., Gailey, G., & Levinton, C. (1992). Acoustic analysis in the differentiation between Parkinson s disease and major depression. Journal of Psycholinguistic Research, 21, Han, S. H., & Oh, M. R. (1999). The boundary tones in Korean intonational phrases. Speech Sciences, 5(2), Jun, S. A. (1998). The accentual phrase in the Korean prosodic hierarchy. Phonology, 15(2), Jun, S. A. (2000). K-ToBI (Korean ToBI) labelling conventions. UCLA WPP, 99, Kang, Y. A. (2007). Effect of the Lee Silverman Voice treatment (LSVT) on voice quality of patients with Parkinsion s disease. Unpublished master s thesis. Chungnam National University, Daejeon. Kang, Y. A. (2011). A study of speech parameters used for diagnosis for patients with idiopathic Parkinson s disease. Unpublished doctoral dissertation. Chungnam National University, Daejeon. Kang, Y. A., Yoon, K. C., & Seong, C. J. (2011). Automated assessment of prosodic production and voice quality in patients with Parkinson s disease. The 2nd collaboration conference on the Korean Academy of Speech- Language Pathology and Audiology, the Korean Speech- Language and Hearing Association. Korea Nazarene University, Cheonan. Lee, H. Y. (1997). Korean prosody. Seoul: Hankukyeonguwon. Lee, S. H., & Kim, J. J. (2004). A prosodic study of Korean using a large database. The Journal of the Acoustical Society of Korea, 24(2), Lim, J. W., & Seong, C. J. (2006). A prosodic analysis on the spoken head copies in Korean broadcast advertisement. Linguistics, 46, Lloyd. A. J. (1999). Comprehension of prosody in Parkinson s disease. Cortex, 35, Pacchtti, C., Mancini, F., Aglieri, R., Fundaro, C., Martignoni, E., & Nappi, G. (2000). Active music therapy in Parkinson s disease: An integrative method for motor and emotional rehabilitation. Psychosomatic medicine, 62, Pell, M. D. (1996). On the receptive prosodic loss in Parkinson s disease. Cortex, 32, Pell, M., Cheang, H., & Leonard, C. (2006). The impact of Parkinson s disease on vocal-prosodic communication from the perspective of listeners. Brain and Language, 97, Ross, E. (1981). The aprosodias. Swiss Archives of Neurology and Psychiatry, 38, Seong, C. J. (2004). The realization and the prediction of prosodic phrasing in Korean read sentences. Linguistics, 40, Shroder, C., Nikolova, Z., & Dengler, R. (2010). Changes of emotional prosody in Parkinson s disease. Journal of Neurological Sciences, 289, Skodda, S., & Schlegel, U. (2008). Speech rate and rhythm in Parkinson s disease. Movement disorders, 23(7), Tjaden, K. (2000). A preliminary study of factors influencing perception of articulatory rate in Parkinson disease, Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 43(4), Van Santen, J. P., Prud hommeaux, E. T., & Black, L. M. (2009). Automated assessment of prosody production. Speech Communication, 51(11), Vélez Feijó A., Rieder, C., & Chaves, M. (2008). Did depressive symptoms affect recognition of emotional prosody in Parkinson s disease? Neuropsychiatric Disease and Treatment, 4(3),