人工喉

人工製造的發聲講話裝置

人工喉(Artificial Larynx)又稱助講器,即人工製造的一種起到聲源和振動作用,以發出近似人類聲音的裝置。當喉被切除喪失發聲能力時,可以用它作為輔助發聲說話的工具。目前的人工喉基本可以分為三種:機械式人工喉;電子人工喉;植入式人工喉。

器械簡介


人工喉
人工喉
人類發音有四個步驟:產音,振動,共鳴和改擴發音。產音是由於肺呼氣氣流移動而產生,振動是喉聲帶振動而產生基本音,共鳴是喉以上的咽、口腔、鼻腔擴大聲音,改擴發音是舌、齒、唇和齶改造擴大的基本音,而成為可辨識的聲音。喉是發音的主要器官,由於腫瘤侵襲,需要採取切除喉頭手術,患者就成為無喉失音殘廢者。許多喉損患者不願接受這種手術,以致被癌奪去生命。因此,喉切除后發音重建就成為喉癌術后病人非常關心,而迫切要求解決的問題。
正常人的肺和支氣管匯於氣管,經喉開口於咽腔前部、咽腔上與口腔、鼻腔、下與食道連接。喉切除后,氣管與食管不再匯合於咽腔,二者成為完全分開的系統。氣管在喉以下二、三環處切斷,斷端縫合於頸前皮膚,形成永久性氣管瘺口,為肺呼吸通道,喉氣管環與會厭和舌骨一起切除,咽瘺修補向前縫合咽壁,上到舌根,下與食管連接,因之食管也成為新的發音通道的一部分。喉切除后,鼻不再是呼吸通道、共鳴的器官;嗅覺、味覺都發生了變化,口、舌功能也起了變化。根據喉切除后解剖生理的特點,喉科專家和發聲人員研製出各種類型的發聲重建方法。
喉切除后語言重建的方法有外科手術重建、人工器械和食管發聲三大類。
(1)發聲外科重建。外科手術恢復語言的方法和喉全切除術在歷史上同時發生,至少有100多年歷史了。手術的種類很多,日前用於臨床上的要有:氣管食管造瘺、安放發音管及發音鈕等。它們的共同特點是,在氣管和食管之間通過手術建立一個通道,用手堵住頸部氣管造瘺口后.使得從肺中呼出的空氣通過新建的氣管——食管造瘺口進人食管,逆流入口腔,由構語及共鳴器官協調作用形成言語。術后說話一般不需特殊訓練,聲音比較清晰,音質音量達到近似正常發音的程度。但對於手術不成功的患者會遇到一些麻煩。
(2)人工器械
通常又稱做人工喉,患者說話時將人工喉導管的一端置於頸部氣管造瘺口處,另—端置於口腔前端,利用肺中的呼出氣流,進入機械喉的振動室引起橡膠膜振動,發出基本音,再通過構語器官形成言語。
(3)食管發聲
在正常的情況下,咽部及食管為一緊閉的管道,在吸氣時咽部被迫擴張,位於第四到第六頸椎的下咽部與食管連接處張開,吸入的空氣由此處進人食管上段,並於該處成一儲氣囊;發聲時,空氣從儲氣囊排出經過咽部與食管連接處,引起該部肌肉收縮振動致膜發出聲音,此聲音為食管聲。然後配合構語和共鳴器官的協調作用,就形成了食管言語。又因咽部與食管連接處為主要的振動發聲部位,因此稱為“新聲門”。

基本原理


人類發聲是由喉頭聲帶發聲基音,語言形成則由口腔等構字器官完成,如果喉癌切除了喉頭聲帶,就失去了發出基音的能力,但語言形成的其他器官仍完整無缺。人工喉又稱“助講器”,即按照仿生學原理,仿照人類聲帶發出的“基音”,然後由頸上部最佳傳音點導入咽腔,再由口腔形成語言,就能發出各種不同種語言聲音,進行語言交流。

分類


人工喉
人工喉
機械式人工喉
機械式人工喉,又稱氣動人工喉,早在1858年就有人提出人工喉的概念和設計,並稱之為說話機。1873年奧地利醫師比爾羅特在為一喉癌患者行全喉切除以後,設計了一個管狀金屬制發聲裝置為機器人工喉雛形。經過100多年的改進,人工喉有了發展。比較接近人聲的機器人工喉,是我國山東醫學院教授楊仁中於1957年發明的。此機器人工喉,發聲器的一端聯接頸部氣管切口,內部裝有一段薄薄的硅橡膠薄膜;另一端可含在口腔內達舌根處。說話時硅橡膠薄膜接受呼出氣流的振動后,將聲波送入咽部的導管,藉助舌、齒、唇等構語器官的活動配合發出語言聲音。但此裝置附在頸前影響美觀,雖然語音單調不悅耳,但還比較接近於人講話聲音,甚至用此人工喉講話可以反應出講話人的方言特色。在北方冬季,說話會使導管內凝結口水,容易被吸入肺中,往往不被患者接受。
電子人工喉
電子人工喉,簡稱電子喉,在人工喉中體積最小、性能最好。電子人工喉在20世紀70年代誕生,發生大概經歷了3個階段。最初為簡單的發生放大器(盒式),小盒式聲音產生器發出聲音,由一塑料導管將聲音由口腔導入,變成語言;由於使用不方便,發聲不清晰,後來改用一微型馬達撞擊發生膜,產生聲音,因聲音相當大,語言不清,逐漸不被醫生和患者接受;最後發展成利用半導體材料產生振動脈衝波,經過功率放大,撞擊發生膜,從而產生聲音。
第三代電子人工喉包括振蕩器、功率放大器、換能器和電源四部分。振蕩器產生一定頻率的脈衝波,頻率可以根據患者的習慣和愛好進行調節。功率放大器將脈衝波放大達到一定的功率強度,換能器則使電能轉換成聲音。聲音通過口腔、鼻孔擴大,通過舌、唇和齶改造這聲音,使之成為可辨識的聲音。電子人工喉可以安裝在口外或口內。口外電子人工喉安裝到與頸平齊,換能器按壓於頸部最佳傳音點位置,換能器周圍應被皮膚封閉,不能讓聲音從頸外傳出。電子喉按壓方嚮應對準下咽部,以使聲音傳至下咽腔,即食道入口之上。
電子人工喉有各種型號,有的外觀像電動刮須刀,有的像小手電筒。講話時用手把握,置頸側喉頭周圍。當無喉者模擬說話時,藉助舌、齒、唇等構語器官的活動和口型的配合發出語言聲音。口型張大,可起到放大聲音的作用,但因電動機械產生的聲音,致使說話一點像機器人講話,音質不如機器人工喉的橡膠薄膜發音接近於人聲,語言溝通還是完全可以聽清楚的。另一種電子喉是電子助講器,利用音頻振蕩器發聲,由導管傳入口腔,利用構語器官活動發聲,語音較近似常人。
有專家實踐檢驗:電子喉適用於所有喉部手術聲帶全切除的無喉者。所謂有淋巴切除和放療者使用效果不理想,可謂以偏概全,並無確切依據。術后使用電子后的時間,有術后四天能用電子喉講話的例子。
按照聲音導入方式和電子喉傳聲部位的不同.電子人工喉分為2種類型。
1)口內導入型(口含式)
此為20世紀60年代最早期的電子人工喉,主體外形如香煙盒,產生的聲頻脈衝波於球形發聲盒內轉換成聲音。通過傳聲管送人口腔內,管子放入口腔內3~5cm。位置和氣動式人工喉相同,此型現在已被淘汰。
2)頸外導入型(口外式)
口外式電子人工喉是近年來最常用的電子人工喉,外形有煙斗式、手電筒式,前者較少使用,後者應用較多。把發聲膜緊壓口底頦下或頸上兩側,直指口咽方嚮導入聲音。
電子人工喉主要由外殼、發音裝置、控制鍵和電池組成。
1-助講器發聲膜
2-上蓋
3-助講器外殼(不鏽鋼)
4-電源開關(發聲開關)
5-音量調節旋鈕
6-音頻調節旋鈕
7-底蓋
8-弔帶
臨床應用證明,手術后一個月後即可配用電子喉。下列情況為助講器使用適應症:
(1)喉癌全喉切除術后的“無喉者”。
(2)下咽癌全喉切除術后的“無喉者”。
(3)頸段食道癌,喉食道切除,胃咽吻合術者。
(4)外傷或手術致喉、氣管狹窄,閉塞不能講話者。
(5)喉部分(包括大部分)切除術后發聲太細小,太低沉,發聲困難,可用助講器輔助發聲,特別於遠距離交談時使用。
(6)其他一切語音康復方法失敗者,用食道音訓練,發音管手術等失敗者。
(7)其他病例。由專科醫生指導下使用助講器作輔助治療者
植入式人工喉
植入式人工喉,包括會厭體和喉體。由於採用了鎳鈦形狀記憶合金作為會厭體的骨架材料,保證了會厭體有良好的彈性,利於張開閉合,同時採用了雙層結構,外層便於肉芽滲透生長,起到固定喉體的作用,而內層則有效的阻擋了肉芽的過分生長,防止喉狹窄。植入式人工喉植入后,可保留患者的喉發聲功能、保持鼻呼吸功能及防誤咽,解決了臨床上迫切需要解決的問題。
此人工喉要由醫院的專家將無喉者再行手術,將人工發聲裝置植入喉部即可使無喉者自如講話。優點是不影響美觀,效果也好些;缺點是費用較高,且國內只有少數幾家醫院可以操作。

最佳傳聲點


找到最佳傳音點,這是講話成功的關鍵。一般而言。頸上兩側從頦下正中口底部位最平坦,最柔軟,於下咽或口咽距離最薄最近位置傳聲最佳。並避開瘢痕、硬實組織。助講器發聲膜緊貼皮膚,導入聲音。最佳傳音點有下列幾處。
(1)第一最佳傳音點:舌骨窩傳音點
此類病人為手術時舌骨已經切除,皮膚至下咽腔最薄、最短、最直接,聲音直接導入至咽腔。發聲最清晰,雜音最小,聲音最大。助講器指向枕後方向。
(2)第二最佳傳聲點:位於頸上兩側舌骨大角后,胸鎖乳突肌前沿位置。此處組織相對最軟、最薄、最接近咽部。聲音由口咽側壁導人,通過口腔形成語言。發聲效果很好。此類患者舌骨均未切除。助講器指向對側耳朵方向。
A.第一最佳傳聲點,助講器指向枕後方向
B.第二最佳傳聲點,助講器指向對側耳朵方向

擴展閱讀


[1] 章聞. 人工喉史話 [J]. 1995:2.
[2] 吳曉鍾 謝, 高雄輝, 梁賜芳. 電子人工喉臨床研究應用新進展 [J]. J Clin Otorhino lar yngo l, 2006,20 (6):2.
[3] 周星;蘇振忠. 植入式人工喉. 中國CN02248914.2, 2002.
[4] 王小平,黃秀榮,王敏. 無喉者言語康復效果的研究進展[J].基層醫學論壇,2008,12(7下):642-655
[5] 豐桂英,齊凱生. 喉癌全喉切除、語音康復在中國[J]. 中國康復醫學雜誌,4(5):25
[6] 王令煥,穆秀琴,王秀珍. 喉癌術后功能鍛煉及康復指導[J]. 護理實踐與研究,2007,4(4):55-56
[7] 劉波. 氣動式人工喉臨床應用及計算機聲學效果測試[J]. 中國組織工程研究與臨床康復,2008,12(13):2448-2450
[8] 衛旭東,金國威. 全喉切除術后發音重建[J]. 現代醫學,2004,32(1):63-65