루게릭병에 안구 장애의 종합 평가 (ALS)에 대한 프로토콜

언어. 구성 운동 뉴런(bulbar motor neurons)에 의해 조절되는 기능인 언어는 인간이 수행하는 가장 복잡한 운동 행위 중 하나로 꼽힙니다. 언어는 호흡, 발성 및 조음 운동 하위 시스템의 협응된 움직임의 결과물입니다. 호흡근은 언어 생성을 위한 동력을 제공합니다.

후두 구조는 발성 또는 목소리의 원천입니다. 성대원(glottal source)은 혀, 턱, 하순 및 상순으로 구성된 조음 하위 시스템의 작용에 의해 다양한 말소리로 형성됩니다. 연구개와 인두 근육으로 구성된 비강 조절 하위 시스템은 공기가 코로 빠져나가는 것을 방지하고 구강음과 비강음을 구별하는 데 사용됩니다.

ALS는 뇌와 척수 내의 운동 신경세포에 영향을 미치는 진행성 신경 질환입니다. 뇌줄기 운동 신경세포가 침범되면, 이 질환으로 인해 매우 파괴적인 결과가 초래됩니다. 현재 임상 신경학에서는 구마비 운동 신경세포의 퇴행을 측정할 수 있는 객관적이고 신뢰할 만한 지표가 없으며, 이는 언어 및 삼킴 장애로 이어집니다.

따라서 진단 목적뿐만 아니라 병원 내에서 환자를 지속적으로 관찰하기 위해 추적 가능한 평가 방법을 갖추는 것이 필수적입니다. 본 영상에서는 LS 환자의 구인두 기능을 평가하기 위해 저희 실험실에서 사용하는 일련의 절차를 보여드리겠습니다. 저희는 현재 이 프로토콜을 사용하여 구인두 체계의 악화와 구강 소통 능력 상실 사이의 관계를 조사하고 있으며, 이는 중요한 임상적 목표입니다. 이 연구의 결과는 ALS의 진단 및 관리 개선과 새로운 실험 약물의 효능 판정을 포함하여, 중요한 연구 및 임상 목표를 진전시키는 데 필요한 필수적인 지식을 제공할 것입니다.

이 절차를 시연할 분들은 네브래스카 링컨 대학교(University of Nebraska Lincoln) 언어 생성 실험실의 대학원생인 June Wong과 연구 코디네이터인 Lori Horst입니다. 호흡 하위 시스템을 평가하기 위해 Atory 공기역학 시스템을 사용하여 구강 압력, 공기 흐름 및 음성 음향을 기록합니다. 먼저 최대 흡기 후 호기되는 공기의 최대 부피인 폐활량을 기록하며, 기록을 위해 PAS 폐활량 프로토콜을 선택합니다. 다음으로, 일회용 안면 마스크를 Pneumo Tacho에 연결합니다.

이제 피험자에게 PAS 소프트웨어를 사용하여 가능한 한 최대한으로 숨을 들이마신 후 마스크 안으로 최대한 내뱉도록 안내하여 최대 호기량을 도출합니다. 다음으로, 압력 자음 생성을 위해 폐에서 사용할 수 있는 공기압인 성문하압을 수집하기 위해 PAS 발성 효율 프로토콜을 선택합니다. 압력 감지 튜브를 페이스 마스크를 통해 통과시킵니다.

코집으로 비강을 폐쇄합니다. 비강을 통한 공기 누출 가능성을 제거하기 위해 마스크를 대상자의 얼굴에 밀착시킵니다. 튜브가 혀의 중앙선에 위치하도록 조정하며, 입안으로 약 2cm 정도 들어가게 합니다.

피험자에게 평소 호흡량의 약 2배 정도를 들이마시게 한 다음, 일정한 음높이와 크기를 유지하며 한 번의 호흡으로 'paw'를 7번 말하도록 지시합니다(paw paw paw). 발화 속도는 초당 1.5음절로 유지합니다. 'paw'를 5회 반복하는 동안 최대 구강압을 측정합니다.

마지막으로, 발화 중 호흡을 기록합니다. 연속 발화 상태에서 PAS running speech 프로토콜을 선택하십시오. 얼굴에 밀착시킨 일회용 마스크를 사용하여 공기 흐름 신호를 수집하며, 이때 평소의 편안한 말하기 속도와 크기를 유지하도록 강조합니다. 참여자에게 정확한 자동 일시 정지 경계 검출을 위해 특별히 개발된 표준 60단어 단락을 읽도록 안내하십시오.

기류 트레이스를 MATLAB으로 제작된 맞춤형 음성 휴지 분석 소프트웨어 프로그램으로 내보냅니다. 이 프로그램에서 임계값을 설정하여 휴지(pause) 및 음성 시작(onset)과 종료(offset)의 사례를 식별하십시오. 이러한 이벤트들을 수동으로 지정하면, SPA 소프트웨어가 다른 측정 항목들과 함께 백분율 휴지 시간을 자동으로 추출합니다.

음성 녹음을 통해 후두 하위 시스템을 평가하려면 고품질의 음향 녹음 장비를 사용하십시오. 마이크를 입에서 약 15 centimeters 떨어진 곳에 배치하십시오. 이제 PAS 장치에 있는 마이크를 입에서 동일한 거리로 배치하십시오.

SPL 데이터를 수집하려면, 비강 클립을 장착하여 연구개-인두 부전이 발성 품질에 미칠 수 있는 잠재적 영향을 제거하십시오. 최대 발성을 위해, 참가자에게 가능한 한 최대한의 공기를 들이마신 후, 일반적인 피치와 크기로 가능한 한 오래 발성하도록 안내하십시오.

녹화 전에 최소 한 번 이상 연습하고, 최대한의 노력을 기울이는 것의 중요성을 강조하십시오. 음향 파형을 사용하여 최대 발성 지속 시간을 초 단위로 측정합니다. 디지털화된 음향 파형을 다차원 음성 프로필 소프트웨어에 로드하여 분석하고, 평균 F0 노이즈 대 하모닉 비율(noise to harmonic ratio)과 지터(jitter) 및 시머(shimmer) 백분율 측정값을 추출합니다.

다른 측정 지표와 더불어, exometer를 사용하여 atory 하위 시스템을 평가하십시오. 각 기록 전에 반드시 장치를 교정해야 합니다. 배플 플레이트와 함께 장치를 참가자의 머리에 배치하며, 윗입술 위에 얹고 지면과 평행하게 위치시킵니다.

참가자에게 비모음 문장 하나와 비비모음 문장 하나를 평소 말하는 속도와 크기로 세 번씩 반복하도록 요청하십시오. Five, a poppy, a poppy. 문장을 식별하십시오.

각 문장에 대한 기술 통계량을 산출합니다. nater 소프트웨어를 사용하여 얼굴 움직임을 3D로 기록할 수 있도록 고해상도 광학 모션 캡처 시스템을 보정하고, 참여자의 머리와 얼굴의 특정 해부학적 지표에 반사 마커를 부착합니다. 음성 음향 녹음을 위한 마이크를 입에서 약 15 centimeters 떨어진 곳에 배치합니다.

참가자에게 평소의 말하기 속도와 크기로 문장과 구절을 읽도록 요청하십시오. "Bye, Bobby. A poppy" 안면 마커의 움직임을 확인하여 추적 오류가 있는지 점검하고, 머리 움직임의 병진 및 회전 성분을 모두 뺀 값을 기준으로 머리 위치를 보정하십시오.

턱과 입술의 조음 기능을 나타내는 주요 지표인 정점 이동 속도를 도출하기 위해, 맞춤 제작된 분석 소프트웨어인 smash에 데이터를 로드합니다. 혀 추적의 이동 및 음향 데이터를 동시에 획득하려면 전자기 추적 장치인 wave를 사용합니다. 머리 움직임을 기록하기 위해 코등에 6D 센서를 부착합니다. 하부 턱의 움직임과 독립적인 혀의 움직임을 얻기 위해, 혀 끝에서 뒤쪽으로 약 2cm 떨어진 중앙선에 작은 5D 센서 하나를 부착합니다.

피실험자에게 미리 제작된 5 mm 바이트 블록을 장착합니다. 바이트 블록을 입 오른쪽의 어금니 사이에 배치하고, 바이트 블록을 삼키는 것을 방지하기 위해 실로 고정합니다. 이제 피실험자에게 문장과 구절을 읽도록 요청합니다.

획득 후 머리 위치에 따른 혀의 움직임을 기록하십시오. 데이터를 smash로 전송하여 3D 속도를 계산하고, 문장 명료도와 관련하여 각 조음 기관의 질환 관련 변화 지수를 결정하십시오. 테스트 측정 항목은 말 명료도와 말 속도입니다.

참가자에게 평소의 말하기 속도와 크기로 목록을 읽도록 요청하십시오. 참가자와 일면식이 없는 훈련된 평가자가 문장을 맞춤법에 따라 전사합니다. 또한 평가자는 문장의 시작점과 종료점을 표시합니다.

마지막으로, 문장 명료도 소프트웨어가 말 명료도와 말 속도 결과를 생성합니다. 이러한 각 하위 시스템에 대한 도구적 평가를 통해 구마비성 구어 수행능력의 종합적인 프로필을 얻을 수 있습니다. 개인별로 이 프로필은 정상적인 수행 능력과 비교하여 구어 장애를 이해하는 기초가 됩니다.

일반적으로 건강한 화자의 명료도는 100%이며, 분당 190에서 220단어를 읽습니다. 본 사례의 경우, 확진된 ALS 진단을 받은 72세 여성이며 명료도는 90%이고 말하기 속도는 분당 94단어로 매우 느립니다. 연령과 성별이 일치하는 건강한 대조군과 비교했을 때, 이 환자의 호흡 하위 시스템은 상대적으로 정상적으로 기능하는 것으로 보입니다.

백분율 정지 시간은 호흡의 초기 변화를 나타내는 유일한 측정 지표입니다. 언어의 경우, 성대 하위 시스템은 정상보다 낮은 성대 피치, 지터(jitter)로 측정되는 더 높은 주기 간 변동성 및 증가된 조화 대 잡음비를 나타냅니다. 성대 기능의 특징은 구강 문장에서 비강 성분이 눈에 띄게 증가하는 것인데, 이는 아마도 연구개 인두 근육의 약화로 인한 것으로 보입니다.

구강음과 비강음 사이의 대조 감소가 매우 두드러집니다. 구강 조음 기관의 경우 턱과 하순 운동의 정점 속도는 약간 감소했으며, 혀 속도는 매우 크게 감소했습니다. 구개열(LS)이 있는 두 가상의 개인에 대한 하위 시스템 및 임상 측정치의 시간에 따른 변화를 평가한 결과, 시간에 따른 변화는 일련의 녹음 시간 동안 각 측정치에 대해 계산된 표준화된 기울기로 묘사됩니다.

피험자 1은 구마비성(bulbar) a LS의 특성을 보이며, 구마비 측정치 전반에 걸쳐 변화가 나타나고 특히 조음 하위 시스템에서 시간에 따른 감소 기울기가 가장 크게 나타납니다. 피험자 2는 척수성(spinal) a LS의 특성을 보이며, 하위 시스템 및 임상적 구마비 측정치 전반에서 상대적인 안정성을 보입니다. 본 프로토콜은 a LS가 언어를 포함한 구마비 기능에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 새로운 지식을 제공할 것입니다.

이 데이터는 구마비 침범 정도를 정량화하기 위해 더욱 비용 효율적이고 임상적으로 실현 가능한 접근법을 개발하는 데 도움이 될 것입니다. 이러한 객관적인 구마비 평가는 향후 뇌졸중, 외상성 뇌손상, 다발성 경화증 및 파킨슨병과 관련된 증상을 포함하여 광범위한 말 실행 장애를 평가하는 데 사용될 수 있습니다.