1. 연구배경 및 목적

 마비말장애는 근육의 마비로 인해 호흡, 발성, 공명, 조음의 문제를 보이며 특히 혀와 입술의 움직임 저하는 말명료도의 저하를 가져온다. 따라서 말명료도 증가를 위해 혀의 움직임와 입술의 움직임을 객관적으로 평가하고 치료해야 할 필요성이 있다.

 현재까지 언어재활사들의 주관적인 평가와 음향학적 도구를 활용하여 마비말장애의 입술 움직임(근전도 검사)과 혀 움직임(수동 포먼트 분석)을 평가해왔으나 이러한 접근은 뇌졸중 환자들의 치료 환경, 이동성, 경제성, 집중적 재활의 중요성을 고려할 때 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 실시간 AI 영상 인식 기술과 자동 음향학적 기술을 도입하여 마비말장애의 말명료도에 영향을 미치는 입술 움직임과 혀 움직임을 객관적으로 측정하고자 한다. 이를 통해 마비말장애 환자의 말 명료도 개선을 위한 무료 재활 소프트웨어 시스템을 구축하는데 기여하고자 한다.

2. 연구내용

 첫째, 입술 윤곽을 추출할 수 있는 실시간 AI 영상 인식 기술을 개발한다.

 둘째, Praat프로그램에 Fast track 기술을 결합하여 혀 움직임을 자동으로 측정해 줄 수 있도록 접목한다.

 셋째, 위 두 가지 프로그램을 한 사이트에서 동시에 측정해 볼 수 있도록 한다.

 넷째, 개발된 사이트를 이용하여 실제 마비말장애 환자(고집단, 저집단)에게 적용을 한 뒤 집단에 따른 입술 움직임과 혀 움직임의 차이를 비교해본다. 

         그리고 입술 움직임과 혀 움직임의 상관관계는 어떠한지 분석해본다.

3. 연구대상

 50대 마비말장애 남성 환자 30명

 50대 정상 성인 남성 30명

4. 연구방법

 독립변수: 집단(마비말장애 말명료도 고집단, 마비말장애 말명료도 저집단)

                이때 고집단과 저집단은 DTW 시퀀스 점수를 기준으로 0.5점 이하는 저집단, 0.6점 이상은 고집단으로 분류(DTW 만점 기준: 1점)

 종속변수: 입술 움직임(단위: pixel), 모음공간(단위: Hz)

5. 연구과제

 1) AI-hub에 등록된 데이터 과제와 동일하게 각 1회씩 말하기 실시(녹화)

 2) 카메라와 얼굴의 거리는 30cm

6. 연구문제

 1) 마비말장애의 명료도 수준에 따른 입술 움직임 차이는 어떠한가?

  정규성 검정을 통해 정규 분포를 따른다면 독립표본 t-검정 실시

  정규 분포가 아닐 경우 Mann-Whitney U 검정 실시

귀무가설(H01): 고집단과 저집단 간 입술 움직임의 평균 차이는 없다

대립가설(H11): 고집단과 저집단 간 입술 움직임의 평균 차이가 있다.

수식: H01: μ ₁ = μ ₂, H11: μ ₁ ≠ μ ₂

 2) 명료도 수준에 따른 모음공간(혀 움직임)차이는 어떠한가?

  정규성 검정을 통해 정규 분포를 따른다면 독립표본 t-검정 실시

  정규 분포가 아닐 경우 Mann-Whitney U 검정 실시

귀무가설(H02): 고집단과 저집단 간 모음공간의 차이가 없다.

대립가설(H12): 고집단과 저집단 간 모음공간의 차이가 있다.

수식: H02: μ 3 = μ 4, H12: μ 3 ≠ μ 4

 3) 입술움직임과 모음공간의 상관관계는 어떠한가?

  정규성 검정을 통해 정규 분포를 따른다면 pearson 상관분석 실시

  정규 분포를 따르지 않는다면 spearman 상관분석 실시를 고려해볼 것

귀무가설(H03): 입술 움직임과 모음공간 간에는 상관관계가 없다.

대립가설(H13): 각 집단 내에서 DTW 시퀀스, 입술 움직임, 포먼트 간에 상관관계가 있다.

수식: H03: p = 0, H13: p ≠ 0

7. 기대효과

뇌졸중 발병 이후 마비말장애로 인한 발음(입술, 혀)의 정상 수준 복원은 사실상 어려운 과제이다. 이에 따라 치료를 통해 어느정도 진전을 보이더라도 정상 발음과의 비교 시 계속적으로 유의미한 차이가 나타날 것으로 예상된다. 정상 기준값과의 비교는 환자의 치료 동기부여에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서 개발하는 무료 재활 소프트웨어를 통해 높은 수준의 진전을 보인 고집단 환자의 그룹의 평균 데이터를 수집하여 이를 기준값으로 설정한다면, 이러한 수준으로의 회복이 가능하다는 것을 충분히 보여줄 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 이러한 목적을 달성하기 위해 무료 재활 소프트웨어 시스템을 개발하여 기준값을 설정함으로써 마비말장애의 발음 평가와 치료에 있어 임상적인 의의를 제시할 것으로 기대한다.