교신저자：정광윤, 135-705 서울 성북구 안암동 5가 126-1  고려대학교 의과대학 이비인후-두경부외과학교실
              전화：(02) 920-5536 · 전송：(02) 925-5233 · E-mail：kyjung@ns.kumc.or.kr

서     론

   후두 및 하인두 암종의 환자에서 초기병변의 경우 음성보존이 가능한 수술을 시행할 수 있으나 진행된 경우 후두전적출술이 가장 바람직한 치료방법이다.¹⁾ 그러나 이로 인한 음성의 영구 소실은 경제적, 사회적, 정신적 영향을 주어서 환자로 하여금 생활에 커다란 장애를 주게된다.²⁾ 음성재활은 삶의 질을 향상시키기 위해 필수적이며, 식도발성은 과거부터 가장 오래도록 사용되어 왔으면서 생리학적으로 적합하고 자유로운 방법이다. 이는 가장 권장할 만한 방법이지만, 훈련기간이 4~6개월로 오랜시간이 소요되고, 성공율도 40~60%로 낮으며, 최장발성지속시간이 짧기때문에 발성의 명료도와 이해도가 떨어진다.¹⁾³⁾⁴⁾
   후두전적출술후 성도의 변형과 음원의 변화로 식도발성을 위해서는 새로운 성도구조에 적합한 발성법을 익히는 것이 필수적이다. 우선적으로 환자는 흡입법 또는 주입법으로 새로운 발성원인 상부식도에 공기를 유입시켜야 한다. 이후 환자의 호흡과 동조하여 복압에 의해 가성대를 진동 시키며 발성하게 된다. 또한 조음의 과정에 있어서도 식도발성의 명료도를 높이기 위해서는 정확한 조음방법(혀와 입술, 구강의 움직임)의 이해와 철저한 교육이 필요하다.
   그러나 현재까지 식도발성의 훈련에 있어서 체계적으로 식도발성의 원리와 그에 따른 훈련방법이 정립되어 있지 않고, 단순히 이미 습득한 사람이나 경험자의 경험에 의해서 느낌으로 전해지는 수준에 머물고 있어서, 식도발성의 습득에 어려움을 더하고 있는 것이 사실이다.⁴⁾
   이에 본 저자들은 식도발성을 유창하게 하는 군과 식도발성으로 의사소통에 어려움이 있는 군들의 발성시 변화를 인두 및 상부식도 바리움 조영술로 관찰하고 음향학적 변수들을 비교하여 이를 바탕으로 식도발성의 원리, 효과적인 음성재활 프로그램 및 수술시 주의사항 등을 밝혀내려 하였다.

대상 및 방법

대  상
   과거력상 후두 및 하인두 악성종양으로 후두전적출술을 시행 받고 본원의 식도발성교실에서 교육과정을 수료하였거나 교육중인 환자 14명을 대상으로 하였다. Bentzen⁵⁾ 등의 분류에 따라 이들을 식도발성으로 의사소통을 하지 못하는 군 4예(제 I 군), 식도발성은 가능하였으나 회화의 구사에 제약을 받는 군 5예(제 II 군, 단모음 및 단음절 자음은 발성가능하나 다음절어나 문장의 표현에 제약이 있는 군)와 식도발성으로 일상생활에 필요한 회화를 자유롭게 구사하는 군 5예(제 III 군)로 나누어 다음과 같은 검사를 시행 하였다.

방  법

인두 및 상부식도 바리움 조영술
   각 환자에서 중등농도의 바리움 현탁액을 마시게 한 후 편안한 발성으로 고려대학교 안암병원 음성재활교실 프로그램에 의거한 단계별 발성을 하면서 인두 및 상부식도 바리움 조영술을 통해 정면과 측면을 촬영하여 관찰하였다.
   Step 1. /아/와 /이/ 단모음을 길고 안정되게 발성.
   Step 2. /아/, /야/, /어/, /여/, /오/, /요/, /우/, /유/, /으/, /이/의 단모음 발음.
   Step 3. /가/, /나/, /다/, /라/, /마/, /바/, /사/, /아/, /자/, /차/, /카/, /타/, /파/, /하/의 자음이 포함된 단음절어.
   Step 4. /힘/, /논/, /맛/, /솔/등의 받침이 포함된 단음절어.
   Step 5. /육군/, /꽃병/, /독약/, /찰떡/, /팥죽/등의 이음절어.
   Step 6. /여보 나 병원에 다녀올게/, /저는 병원에 전철을 타고 왔어요/등의 일상회화시 사용되는 조사가 포함된 문장.
   발성이 시작되는 순간부터 끝나는 순간까지의 발성시작전 호흡 또는 주입에 의한 식도내 공기 유입 및 이에 의한 신성대하강의 확장 여부, 가성대의 생성여부 및 생성 위치, 길이(가성대의 상부경계 및 하부경계는 경추골 장축에 직각으로 만나는 가상의 직선을 생각하여 경추골 높이로 표시함⁶⁾)(Fig. 1), 발성시 공기 배출여부 등을 관찰 하였다. 촬영된 모든 기록은 비데오 녹화기에 녹화하여 필요한 곳은 반복하여 관찰하였다.

공기역학적 검사와 음향분석학적 검사
   각 환자들은 방음장치가 되어있는 음성검사실에서 마이크와 약 5 cm 정도의 거리를 두고 /아/모음을 최대한 길게 3회 발성하여 가장 길게 발성된 시간을 최장발성지속시간(maximum phonation time：MPT, sec)으로 측정 하였다. 이때 발성된 /아/ 모음을 디지털 녹음기(Sony digital audio tape, DAT)에 녹음한 후 음성분석기(CSL model 4300B, Kay elemetrics, Lincoln Park, NJ, USA)의 프로그램 중 MDVP(multidimensional voice program), LTAS(long term average spectrum)를 이용하여 기본주파수(Fo, fundamental frequency, Hz), jitter(pitch pertubation, %), shimmer(amplitude pertubation, %), 조화음 대 잡음 비율(HNR, harmonic-to-noise ratio) 및 각 주파수영역에 따른 에너지의 양 등을 검사하였다(성균관의대 강북삼성병원 음성분석실).
   정상 대조군으로는 이비인후과적 문제가 없는 50~60대 성인 남자 15명을 대상으로 하였다.

통계 분석
   통계 처리는 Fisher's exact test와 Kruskal Wallis test를 시행하여 분석하였고 p값이 0.05 이하인 경우 의미있는 것으로 판정하였다.

결     과

인두 및 상부식도 바리움 조영술
   전체 14예의 후두전적출술 환자에서 식도발성이 가능한 군(제 II 군과 제 III 군)에서는 10예 모두에서 흡기시 식도에 공기흡입이 생겼으며, 식도발성시 식도에서 공기가 배출되어 가성대 점막의 진동이 일어나는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 2). 식도발성으로 의사소통이 불가능한 군(제 I 군)에서는 1예에서만 식도로의 공기흡입과 배출이 가능하였다(Fig. 3). 제 I 군과 제 II, III 군 간에는 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(Table 1).
   가성대의 길이는 식도발성이 가능한 군에서(제 II 군과 제 III 군) 10예 모두 2 cm 이하였고, 식도발성으로 의사소통이 불가능한 군에서는(제 I 군) 2예가 2~5 cm였다(Fig. 4). 제 I 군과 제 II, III 군 간에는 어느정도 유의한 차이를 보였다(Table 2).
   가성대의 위치는 경추 3번째와 6번째 사이였으며 각 군간의 차이는 없었다(Table 3).

공기역학적 검사와 음향분석학적 검사
   식도발성군에서의 최장발성지속시간은 초시계로 측정이 불가능할 정도로 짧아서 음성분석기에 입력돤 자료의 시작점과 끝지점의 시간차로 측정하였다. 제 I 군과 제 II 군에 비하여 제 III 군에서 증가하였으나 통계적으로 유의하지는 않았다(Table 4).
   식도발성군에서 기본주파수는 MDVP program를 이용하여 측정시 비정상적으로 높게 나왔으나, 이는 음향신호의 잡음성분에 대한 기계적 오류로 생각되어 음향스펙트럼 검사(주파수성분에 따른 배열)를 통해 0.1초 동안의 pulse 개수를 직접 세어서 10배하는 방법으로 기본주파수를 계산하였다.
   제 I 군에서는 상기 방법으로도 잡음이 너무 심하여 pulse를 관찰하기 곤란하였다. 제 II 군에서는 1예에서만 측정 가능하였으며 약 90 Hz의 결과를 얻었고 제 III 군에서는 각각 80 Hz, 90 Hz, 130 Hz, 140 Hz, 150 Hz, 평균 118 Hz의 결과를 얻어 정상 발성군에 비하여 낮게 나타났으나 통계적으로 의미는 없었다(Table 4).
   Jitter, shimmer, HNR 등의 세가지 음향학적 변수 모두 식도발성을 잘하는 군일수록 수치가 감소하였으나 통계적으로 의미있는 차이를 보이지 않았다(Table 4).
   LTAS를 이용한 주파수별 에너지 분포에 대한 검사 역시 심한 잡음성분으로 인하여 제 II, III 군에서만 시행하였다. 주파수별로 제 II 군과 제 III 군을 비교해 볼 때 약 3,000 Hz 이하의 회화영역에서는 제 III 군, 그 이상의 주파수에서는 제 II 군의 에너지가 높게 나왔다(Fig. 5).

고     찰

   1873년 Billroth가 처음으로 후두암에 대해 후두전적출술을 시행한 이래 후두적출로 인한 후두기능의 상실은 생존하는 기간동안 기능적, 사회적으로 심각한 장애를 초래하고 이로 인한 심리적 장애는 질병에 대한 치료 이상으로 고려되어 졌다.⁷⁾ 따라서 이러한 환자의 음성재활을 위한 여러가지 방법이 연구되고 있다.
   이들 중에서 전기후두발성은 양손을 자유롭게 사용할 수 없을 뿐 아니라 소리자체도 기계음이 나서 일상에 사용하는데 어려움이 많다. 기관식도 발성은 기관과 식도 혹은 인두사이를 수술이나 보철을 이용하여 사용하는 발성 방법으로 특별한 훈련이 필요 없고 언어 습득이 빠른 장점이 있으나 추가 수술과 한손을 사용해야 하는 어려움, 보철을 계속 관리해야 하는 불편함, 그리고 흡인이 일어날 수 있다는 문제가 있다. 과거부터 가장 오래도록 사용되어 왔으면서 가장 생리학적으로 적합하고 자유로운 방법으로 식도발성이 있다. 이는 가장 권장할 만한 방법이지만 훈련기간이 길고 성공율이 낮은 단점이 있다.¹⁾³⁾⁴⁾ 그러나 일단 발성이 가능해 지면 향후 양손을 자유롭게 사용할 수 있고 발성을 위한 기구가 필요치 않는 등의 장점이 있어 우선적인 음성재활방법으로 권장되고 있다.
   식도발성은 식도내로 주입된 공기가 일정한 압력으로 인두내로 배출시 인두식도 괄약근부위의 점막이 진동하여 이루어 진다. 이 진동이 이루어 지는 부위를 가성대라 부르는데 하인두 괄약근의 일부와 상부식도에 이르는 괄약부가 그 역할을 한다고 알려져 있다.³⁾
   식도내 공기주입을 위해서 흡입법과 주입법을 이용할 수 있다. 흡입법은 흡기운동에 따라 윤상인두괄약근이 이완되면서 횡격막의 하강으로 흉곽내가 음압이 되면서 식도내로 공기가 들어오게 되는 것이고, 주입법은 공기를 의도적으로 삼키는 것이다. 적당한 양의 물이나 차를 공기와 함께 삼키는 훈련을 통해 식도내로 공기를 주입하는 것을 연습할 수 있으며 숙련된 식도발성자는 주로 흡입법을 사용하게 된다.⁷⁾
   Lee³⁾ 등은 가성대의 형성과 식도공기의 흡입 및 배출여부가 식도발성의 성공여부에 중요하다고 하였으며, Sloane²⁾ 등은 가성대의 과도한 긴장이나 협착등을 식도발성의 중요한 실패원인으로 분류 하였고, Bentzen⁵⁾ 등은 짧고(7~20 mm) 4~5번째 경추부위에 위치한 가성대를 가진 환자군에서 더욱 좋은 음성을 얻을 수 있다고 하였다. Chodosh 등도 윤상인두근의 과도한 긴장이나 경련이 식도발성 실패의 가장 중요한 원인으로 지적하였고 이의 해결을 위해 인두신경총절제술과 윤상인두근절제술 등이 도움을 줄 수 있다 하였다.⁸⁾
   본 연구에서 식도발성으로 의사소통이 가능한 군에서는(제 II, III 군) 전례에서 발성전 식도내로 원활하게 공기가 주입된 후 윤상인두근과 신성대하강의 수축에 의해 주입된 공기가 배출되어 가성대의 점막을 진동시키는 것이 관찰되었다. 식도발성으로 의사소통을 할 수 없었던 군에서는(제 I 군) 1예에서만 식도내로의 공기주입과 발성시 배출이 가능하였고 공기주입이 가능하였던 경우 조음방법이 정확하지 않아 그 의미를 전달하지 못하였다. 식도내로의 공기주입은 식도발성의 필수적인 요소이다. 따라서 식도발성의 생리에 대하여 정확히 인식하고 체계적이고 과학적인 음성재활 프로그램을 통해 발성훈련을 하는 것이 식도발성의 성공율을 높이는데 필수적이라 하겠다. 또한 윤상인두근이 과도하게 긴장되어 식도내 공기 유입 및 배출이 되지 않는 경우 윤상인두근 절제술 및 윤상인두 신경총 절제술 등을 고려해 볼 수 있다.
   식도발성으로 의사소통이 가능한 군에서는(제 II, III 군) 모두 가성대가 2 cm 이하였다. 가성대의 길이가 2 cm 이상인 경우 진동하는 점막이 두꺼워 정상 성대와 같은 규칙적인 진동파형을 만들어 낼 수 없고 이로 인하여 발성의 명료도가 떨어지는 것으로 생각된다. 따라서 후두전적출술후 인두후벽 윤상인두근 부위에 1 cm정도의 점막주름을 인위적으로 만들어 준다면 명료한 식도발성이 용이해질 것으로 생각된다.
   식도발성은 가능하나 일상회화를 자유롭게 할 수 없는 경우는 다음절의 단어나 조사가 포함된 문장 발성시 충분한 공기를 주입하지 못하였거나, 주입된 공기를 발성길이에 적절하게 배출하지 못하여 발성의 뒷부분으로 갈수록 명료도가 떨어지거나, 이전의 폐공기를 이용한 발성법을 무의식 중에 사용하는 경우, 각 어음의 정확한 조음방법을 구사하지 못하는 경우 등의 여러가지 원인이 있었다. 그러므로 식도발성의 명료도를 높이려면 전술한 바와 같이 체계적인 식도발성 교육기관이 필요하다. 현재까지 식도발성 습득자가 구전의 형식으로 교육하던 방식에서 발전하여 병원측의 식도발성 교실의 관리와 후원, 교육프로그램의 과학화 등이 필요할 것으로 생각된다.
   최장발성지속시간은 발성원의 용적, 환자의 전신상태, 언어훈련기간에 영향을 받는다.⁹⁾ 폐공기를 사용할 수 없는 식도발성은 최장발성지속시간이 현저하게 짧아 발성의 명료도가 떨어진다. 본 연구에서도 최장발성지속시간이 감소하였음을 확인할 수 있었고 식도발성을 가장 유창하게 하는 군에서 최장발성지속시간이 가장 높았으나 통계적으로 유의하지는 않았다.
   표본수가 작아서 통계적으로 유의한 차이는 없었으나 jitter, shimmer, HNR 모두 식도발성을 잘하는 군일수록 수치가 감소하였다. 이는 잡음의 비율이 줄고 규칙적인 파형의 소리에 가깝다는 것을 의미하는 것으로 식도발성을 능숙하게 하는 군이 음향학적으로 안정된 발성을 한다는 것을 보여주며 본 연구의 식도발성군 분류가 신빙성이 있다는 것을 알 수 있다.
   음성 스펙트럼 검사결과 약 3,000 Hz 이하의 회화영역에서는 제 III 군, 그 이상의 주파수에서는 제 II 의 에너지가 높게 나타났으며, 이는 제 II 군의 잡음성분이 심하여 고음역에서 높은 에너지를 보였다고 생각할 수 있다.

결     론

   후두전적출술을 시행받은 환자들을 대상으로 인두 및 상부식도 바리움 조영술과 음향분석검사를 통해 식도발성에 대한 분석을 시도하였다. 식도발성의 성공에 필수적인 요인은 발성전 식도내로의 공기주입과 발성시의 배출능력이였으며 가성대의 길이가 2 cm 이하인 경우 식도발성의 성공율이 높았다.

1. Lee HK, Kim SG, Joo HB, Lee BH, Lee YW, Lee KD. Imaging and acoustic study of laryngectomees after the Amatsu tracheo-esophageal shunt operation. Korean J Otolaryngol 2000;43:978-84.

2. Sloane PM, Griffin JM, O'Dwyer TP. Esophageal insufflation and videofluoroscopy for evaluation of esophageal speech in laryngectomy patents: Clinical implications. Radiology 1991;181:433-7.

3. Lee WS, Kim GR, Hong WP, Kim YH, Yoon JH. Esophageal voice. Korean J Otolaryngol 1989;32:540-6.

4. Ahn CM, Kim HC, Choi JH, Chung DH. Characteristics of esophageal voice /a/ and /i/ in totally laryngectomized patients. Korean J Otolaryngol 2001;44:1192-8.

5. Bentzen M, Guld A, Rasmussen H. X-ray video-tape studies of laryngectomized patents. J Laryngol Otol 1976;90:655-66.

6. Karin AI, Christopher JO. Videofluoroscopy of the pharyngo-esophageal segment during tracheoesophageal and esophageal Speech. Head Neck 1992;14:352-8.

7. Park HM, Song BH, Moon HS, Kim DH, Jo CW, Shim WY, et al. A comparative acoustic study of voice rehabilitation after total laryngectomy. Korean J Otolaryngol 2000;43:80-5.

8. Nam YW, Choi JO, Lee KS. A study on voice rehabilitation after total laryngectomy. Korean J Otolaryngol 1991;34:316-23.

9. Back MJ, Oh IJ, Wang SG, Chon KM. Comparison of the Amatsu tracheoesophageal shunt speech and esohageal speech after total laryngectomy. Korean J Otolaryngol 1993;36:102-9.

10. Robert AG, Jay SR, Cathy ML, Philip JM. Esophageal Speech: Double-contrast evaluation of the pharyngo-esophageal segment. Radiology 1985;157:127-31.

11. Mohri M, Kinishi M, Amatsu M. dynamics of subneoglottic lumen in tracheoesophageal phonation. Ann Otol Rhinol Laryngol 1998;107:974-6.

12. George AG, Erwin MH. Predicting esophageal speech. Ann Otol Rhinol Laryngol 1982;91:454-7.

13. Raymond AD, Judith RS, Huguette R. Laryngectomee Study: Clinical and radiologic correlates of esophageal voice. Otolaryngol-Head Neck Surg 1984;92:628-34.

14. Elizabeth C, John MT, Gregory TW. Predictive value of objectve esophageal insufflation testing for acquisition of tracheo-esophageal speech. Laryngoscope 1992;102:704-8.

15. Simpson IC, Smith JC, Margaret TG. Laryngectomy: The influence of muscle reconstruction on the mechanism of oesophageal voice production. J Laryngol Otol 1972;86:961-90.