第 21 章：发声的力学与病理力学（Mechanics and Pathomechanics of Vocalization）

21.1 喉（LARYNX）

喉（larynx），又称音箱（voice box），由三块单块软骨与三对成对软骨组成的软骨支架构成（图 21.1）；成年男性喉位于约第三至第六颈椎水平，女性与儿童略偏上。青春期后男性喉大于女性，这是男女声音音高差异的原因之一。喉在吞咽、呼吸与发声（phonation）中均承担重要功能，这些功能中所发生的运动彼此相似，主要差异在于运动幅度的大小。三块单块软骨分别为环状软骨（cricoid cartilage）、甲状软骨（thyroid cartilage）与会厌软骨（epiglottis）；三对成对软骨分别为杓状软骨（arytenoid）、小角软骨（corniculate）与楔状软骨（cuneiform）。

环状软骨是喉的底部，下方与气管借第一气管软骨相连，上方以滑膜关节与甲状软骨及杓状软骨相连。环状软骨构成完整的软骨环，后方宽阔的板部（lamina）与前方细薄的弓部（arch）使整体呈印戒状（图 21.3）；板部与弓部交界处的外侧各有一个关节面向后外侧突出，与甲状软骨下角相关节。环状软骨下表面位于横平面并与第一气管软骨相连，其上表面向后上倾斜。

甲状软骨比环状软骨大，位于其上方，由两块翼板（alae）于前方结合而成，形成喉结（laryngeal prominence），即"亚当的苹果"（Adam's apple）；从上方看甲状软骨呈 V 形，开口朝后（图 21.4）。男性甲状软骨的角度更窄，使喉结更明显、声带更长，从而形成更低的音高。每块翼板的后方分别向上、下发出突起：上方突起与舌骨相关节，下方突起与环状软骨相关节（图 21.5）；下方突起构成与环状软骨之间的榫眼（mortise），其形态类似距骨与胫、腓骨远端所形成的榫眼。舌骨与甲状软骨之间的附着使两者联动——舌骨上提时甲状软骨随之提起，舌骨下降时甲状软骨亦随之下降；而甲状软骨与环状软骨之间的运动则既可独立亦可同步——舌骨上提同时抬高两者，但环甲关节（cricothyroid joint）的榫眼结构允许环状软骨在甲状软骨下做上、下倾斜（tilt），类似距骨在踝关节背屈、跖屈中的翻转（图 21.6）。

会厌是一片叶状的纤维软骨结构，其柄部起自甲状软骨喉结的后表面，宽阔扁平的部分向上方延伸至舌与舌骨的后方，但此处游离而无任何附加附着。当喉在吞咽中被上提时，会厌被动地向后折叠，构成盖在喉口上的保护盖，使吞咽的食团从会厌表面滑过进入食管（图 21.7）。

杓状软骨是一对软骨，位于环状软骨上表面的后方，整体呈金字塔形：底部坐于环状软骨上，金字塔尖向上指向甲状软骨后方（图 21.8）。从上方看，每块杓状软骨的底部呈轻度回旋镖（boomerang）形，前方为声带突（vocal process），后外侧为肌突（muscular process）。杓状软骨借滑膜关节与环状软骨相连，关节囊与后方环杓韧带（posterior cricoarytenoid ligament）提供支持。该关节允许杓状软骨在环状软骨上做横向平面内的旋转以及彼此靠近或分离的滑移；环状软骨的倾斜面使杓状软骨在向中线靠拢（adduct）时同时产生向上方的位移，而杓状软骨在彼此分开（abduct）时则向下方滑移（图 21.9）。

小角软骨与楔状软骨为成对的小软骨，前者位于杓状软骨的上表面，后者嵌于包绕会厌并延伸至杓状软骨的杓会厌皱襞（aryepiglottic folds）软组织褶内；它们为喉黏膜提供结构性支持，因而有助于保护气道。

声襞（vocal folds）的功能是像小提琴或吉他的振动弦一样通过振动发声（图 21.10）。声襞是连接环状软骨、甲状软骨与杓状软骨的两条宽阔韧带（即环甲韧带，cricothyroid ligaments）的增厚内缘；每条环甲韧带的内缘由增厚的弹性组织——声带（vocal cord）——构成，对声襞的振动至关重要。成对的声襞形成跨越喉口的"帘状"结构，由黏膜衬里覆盖，可开可闭。两声襞之间的开口称声门裂（rima glottis），呼吸与发声时空气经此通过，吞咽时关闭以保护气道。声门裂开口大小的控制由喉的内在肌完成，是喉一切功能的基础。

21.2 喉的内在肌（INTRINSIC MUSCLES OF THE LARYNX）

喉的外在肌是使喉升降的肌肉，包括舌骨上肌群与舌骨下肌群，在第 22 章有更详细的讨论。喉的内在肌位于喉软骨支架之内，无法经触诊触及；它们产生喉软骨的离散运动，并通过调节声门裂的大小与声带的张力，为喉的独特功能做出贡献。喉的内在肌包括环甲肌（cricothyroid）、环杓侧肌与环杓后肌（lateral and posterior cricoarytenoid）、杓横肌与杓斜肌（transverse and oblique interarytenoid）以及甲杓肌（thyroarytenoid）；除杓横肌外均为成对肌肉。关于喉内在肌功能的大部分知识来源于解剖学研究；近年来内镜成像与肌电描记术的运用深化了对这些肌肉在吞咽与发声中所起作用的理解。然而，由于此类测量的技术难度以及控制人声正常变异的挑战，相关研究的数量与样本规模仍远不及肌肉骨骼系统的其他部分。

按功能可将六块喉内在肌分为三组——闭合（内收）声带、张开（外展）声带与调节声带张力。

使声带闭合（即内收，adduct）的肌肉包括杓横肌与杓斜肌以及环杓侧肌（图 21.11）。声带的内收对改变发声时的音高（本章后述）具有重要意义，并在吞咽中协助关闭喉口以保护气道。杓横肌与杓斜肌均将杓状软骨拉向彼此，产生声带的内收；这两块肌肉在发声与吞咽时均有活动。音高升高与杓间肌活动增加相关；同时它们也作为括约肌在吞咽中保护气道。环杓侧肌则将杓状软骨的肌突向前牵拉，使杓状软骨旋转、声带突向中线移动，其报告的动作亦为声带内收；研究表明环杓侧肌参与言语，在音高升高以及调节声音共振方面起作用。这些内收肌由喉返神经（recurrent laryngeal nerve，迷走神经的分支）支配。

只有环杓后肌扩大声门裂（图 21.12）。环杓后肌将肌突向后牵拉，使声带突侧向移动，产生声带的外展（abduction）。研究表明环杓后肌在用力吸气时主动收缩，以尽可能扩大气道；同时该肌在呼气过程中亦维持低水平活动，提示声门的开放由内收与外展肌肉之间的精细平衡维持。环杓后肌亦由喉返神经支配。

改变声带张力是改变声音音高的重要机制。改变声带张力的肌肉为环甲肌与甲杓肌（图 21.13、21.14）。环甲肌通过上提环状软骨弓使软骨后部下倾向甲状软骨倾斜，从而使坐于环状软骨上的杓状软骨向后下方移动，使声带绷紧并升高音高；该肌的张紧动作得到充分支持，但关于其在声带开闭中的作用并无明确共识——部分研究者报告其在吸气时有活动，提示参与声带外展；另有研究者指出声带绷紧会使杓状软骨彼此靠近（内收）；另有人在咳嗽与吸气等呼吸功能中观察到该肌在声带开、闭时均有活动，并提出环甲肌的功能可能更多在于使声带变硬（stiffen）而非内收或外展。环甲肌由喉上神经的外支支配。

甲杓肌是一块复杂、研究尚不充分的肌肉，位于声襞之内，由外侧与内侧两部分组成（图 21.14）。内侧部分又称声带肌（vocalis muscle），直接附着于声带，是直接调节声带张力的部分；声带肌部分的动作报告为增加声带张力，与环甲肌一样，其活动增加与音高升高相平行，且可能对声带外展略有贡献。外侧部分称为肌部（muscularis），研究提示其在声带内收中起重要作用；这可解释为何甲杓肌在吞咽时亦收缩，似乎是协助关闭喉口以保护气道。甲杓肌亦由喉返神经支配。

21.3 发声机制（MECHANISM OF VOICE PRODUCTION）

人的发声（phonation）是呼吸系统驱动的空气迫使声襞振动而产生的。声音由声音转化为词语，则是口、喉与咽共同作用的综合结果。声音的强度与音量受流经声襞的空气流速与气压的影响，而这些又受腹肌活动调节。因此口头交流需要肌肉骨骼系统多个组件的协调活动。

发声是声襞振动产生声音的行为，与琴弦振动发声相似但更复杂。改变人声的基本机制可类比于改变任何弦乐器音高的方法：弦的音高主要通过改变张力、长度与粗细来调节——增加张力提高音高，增加长度与粗细则降低音高。因此男性更长、更厚的声襞产生更低音高的声音。喉炎所伴随的声嘶即说明声带粗细的影响——声带的肿胀造成声嘶特有的低沉音高。言语过程中的瞬时音高变化由声带张力的变化与声门裂大小的变化（由内在肌活动引起）共同产生。声带张力的增加如同吉他弦一样提高音高，因此声带肌与环甲肌的收缩有助于提高音高；声襞周围组织的振动亦对音高的细微变化有所贡献。声门裂宽度的变化也影响音高——声带内收使声门裂变窄从而提高音高。流经声襞的呼出气压也通过改变声襞振动模式影响音高；这有助于解释为何歌手必须学会用腹肌控制气压进行演唱。

所有元音与许多辅音的发声都需要声带振动。但言语中并非所有声音都涉及声带的使用——清辅音（voiceless consonants）是不需要声襞振动即可发出的音，常在声带被环杓后肌外展时产生。"l"、"b"等字母的声音需要振动，因此被称为浊辅音（voiced consonants）；清辅音则包括"p"、"t"、"s"。

共鸣与发音（Resonance and Pronunciation）发声只是正常言语的一个组成部分。任何看过无声电影的人都知道，唇部动作通常已足以交流。同样，自幼失聪者的口头言语往往缺乏大多数口头交流所具有的丰富共鸣与精确发音。声音的共鸣由空气在喉、咽、鼻与口腔空间内的运动产生。改变声门裂的肌肉通过调节喉腔大小帮助调制声音的共鸣。歌手知道改变口与咽的大小、形状对最终声音也有很大影响。任何患过感冒鼻塞的人都能理解鼻子对声音的重要贡献——鼻腔内缺乏共鸣所产生的"感冒鼻音"特征即表现为声音缺乏或几乎没有鼻共鸣。口鼻肌肉（第 20 章所述）以及舌与软腭肌肉（第 22 章所述）的收缩通过改变鼻腔贡献与口腔容积对共鸣产生微妙的改变。同样，舌骨上肌群与舌骨下肌群使喉腔与咽腔的大小与形状发生改变，从而对共鸣产生进一步影响。

影响共鸣的另一重要因素是流经声带的空气压力。气流的性质取决于呼吸系统的状态与腹部肌肉。腹部肌肉（特别是腹横肌、腹内斜肌与腹外斜肌）的收缩提高腹压，从而增加呼气力量。增加的气流压力提高声音的音量并使说话者能够"投送"声音——这是歌手与演说家必须掌握的关键技巧。

临床相关性专栏（"呼吸控制在言语中的作用——病例报告"）给出了两个示例：第一个是一位 35 岁的脑外伤后女性，由多学科团队随访，其言语问题包括发声困难、声音投射困难、声音呈"气息声"质感；负责运动康复的治疗师与言语治疗师协作，设计针对腹肌的训练方案以改善音量与投射。第二个是一名 5 岁的痉挛性四肢瘫痪儿童，多学科团队治疗的目标之一是改善沟通能力，包括口头交流——评估时患儿每次呼吸只能说三个音节，且躯干控制受损；治疗师在调整轮椅以改善躯干稳定性，这将有助于改善呼吸控制，进而改善口头交流；治疗师与言语-语言专科合作，量化呼吸控制与口头交流的改善。

与共鸣一样，发音（articulation）与吐字（enunciation）使用喉以外的结构。面部表情肌、特别是唇与鼻的肌肉，对产生语言的多样化声音至关重要。患有面神经麻痹（如贝尔麻痹，第 20 章所述）的患者常因唇与颊控制不足而出现言语异常。舌的内在肌与外在肌亦对声音与音节的精确发音必不可少——舌位产生"d"与"g"的发音区别，舌的形状则对"d"与"l"的不同发音有所贡献。因此成功的发声需要喉、咽、软腭、鼻、口的肌肉以及腹肌之间的精确协调。

言语的常见异常（Common Abnormalities in Voice Production）：言语问题的诊断与治疗属于言语-语言专科的范畴，但对所有神经肌肉骨骼专家而言，了解典型言语问题的一般形式仍是有益的。基于言语产生器功能障碍的言语问题可分为功能亢进型（hyperfunctional）与功能低下型（hypofunctional）。功能亢进型声音源于过度使用，常见于长期剧烈使用声襞者（如拉拉队员）；长时间的喊叫造成声襞之间反复而有力的接触，可导致声襞上出现结节（nodules）。频繁清嗓者也会遭受类似的声襞损伤。1992 年美国总统竞选期间，候选人克林顿在长期竞选演说与缺乏睡眠后声襞受损，其声音变得嘶哑，最终需要数天的休声。功能低下型声音的特征是音高较低、无法维持稳定音高以及声嘶。喉肌无力产生功能低下型声音，是脑血管意外或头部外伤患者的常见表现；此类患者的言语可因舌与面部表情肌无力而进一步受损。该分类——亢进型与低下型——覆盖了源于发声器本身肌力与使用方式失衡的两大类常见病变模式，进一步的功能—言语评估与治疗应交由言语-语言专科承担，而神经肌肉骨骼专家则负责识别并提供转诊。

21.4 小结（SUMMARY）

本章简要回顾了喉的结构以及控制喉的内在肌，并对发声的力学做了概述。声襞振动产生声音，其原理与琴弦振动产生音符相似。喉的内在肌通过改变声襞之间的开口与声门裂大小以及声襞的张力来调节声音的音高。声门裂变窄、声带张力增加可提高音高；声门裂变宽、声带张力降低则降低音高。

面部表情肌、舌、咽以及呼吸肌也对声音质量做出重要贡献，特别是通过调节共鸣与发音。唇与舌的动作使特定语言音得以发出。声音的共鸣由流经声襞的空气压力（由腹肌控制）以及空气所通过的腔体（包括口与鼻）的容积调节。面部表情肌与软腭肌帮助控制这些腔体的容积并对共鸣的变化有所贡献。

因此言语是头、颈、躯干肌肉之间复杂相互作用的结果。康复专家拥有专门技能，能够通过促进参与言语的肌肉骨骼组件（包括躯干肌、面部表情肌以及舌、软腭、喉肌）的功能，协助言语-语言专科改善个体的口头交流能力。

本章个人批注

本章的一个突出特点是其"力学模型"的来源——作者没有把喉当作一组孤立的肌肉，而是把它当作一个振动系统（弦-气耦合）来分析：声带相当于弦，呼出气流相当于拨弦的力弓。这一类比贯穿全章（"increasing tension raises pitch, increasing length and thickness lowers pitch"），与第 2 章讨论材料力学时的"小提琴/吉他弦类比"风格一脉相承。然而与四肢肌肉不同，喉肌的"动作—功能"对应并非一目了然：环甲肌的张紧作用是清楚的，但其在内收/外展中的角色至今仍有"conflicting"证据；甲杓肌被分解为声带肌（vocalis，张紧）与肌部（muscularis，内收）两层，每层功能不同，这本身就是一个值得注意的结构—功能分化。从研究方法上看，作者明确指出本领域受限于测量技术（内镜、肌电）与样本量，因此教科书里的"动作"陈述往往综合解剖学推断与少量电生理证据，这与四肢肌肉的丰富定量研究形成对比。对我而言最值得注意的是"临床相关性专栏"中两个病例的运用方式——一个是跨学科协作（运动治疗师 + 言语治疗师）改善腹肌—呼吸—音量投射的链条，另一个是轮椅改造同时改善躯干稳定与言语能力的"一举两得"——这两个例子都把抽象的"力学"链条落到具体的康复决策上，是作者如何把解剖学章节与临床实践联结起来的范例。

与上下章的衔接（一段话）

第 20 章讨论的是面部与眼部的肌肉——口轮匝肌、颊肌、眼轮匝肌等口周与眼周肌，它们支配孔裂的开放与闭合并产生面部表情。第 21 章则把这些孔裂之一的"口"沿呼吸道深入到喉，讨论声襞振动产生声音的机制——这是面部表情系统功能上的另一面：从非言语的"表情"扩展到言语性的"发声"。本章所涉及的肌肉（舌骨上、下肌群）将在第 22 章"吞咽"中以更大篇幅讨论；舌、软腭、咽的肌肉在言语与吞咽两个功能中均起重要作用，因而本章为第 22 章提供了结构与功能上的预备。从更大结构看，本书第 III 部分此前各章（17–20 章）多以"单关节 + 邻近肌肉"为单位进行力学分析，本章则把目光扩展到呼吸肌（腹肌）与喉肌之间的跨区域协调——这是该书在保持"力学"主线下逐步把分析单元放大到整个功能性活动（如言语、吞咽）的标志，下一章"吞咽"将进一步沿这一方向展开。