Differences in velopharyngeal pressures during speech sound production in patients with unilateral cleft lip and palate (UCLP) and healthy individuals

Ger Med Sci. 2024 Mar 1:22:Doc02. doi: 10.3205/000328. eCollection 2024.

Abstract

Background: During articulation the velopharynx needs to be opened and closed rapidly and a tight closure is needed. Based on the hypothesis that patients with cleft lip and palate (CLP) produce lower pressures in the velopharynx than healthy individuals, this study compared pressure profiles of the velopharyngeal closure during articulation of different sounds between healthy participants and patients with surgically closed unilateral CLP (UCLP) using high resolution manometry (HRM).

Materials and methods: Ten healthy adult volunteers (group 1: 20-25.5 years) and ten patients with a non-syndromic surgically reconstructed UCLP (group 2: 19.1-26.9 years) were included in this study. Pressure profiles during the articulation of four sounds (/i:/, /s/, /ʃ/ and /n/) were measured by HRM. Maximum, minimum and average pressures, time intervals as well as detection of a previously described 3-phase-model were compared.

Results: Both groups presented with similar pressure curves for each phoneme with regards to the phases described and pressure peaks, but differed in total pressures. An exception was noted for the sound /i:/, where a 3-phase-model could not be seen for most patients with UCLP. Differences in velopharynx pressures of 50% and more were found between the two groups. Maximum and average pressures in the production of the alveolar fricative reached statistical significance.

Conclusions: It can be concluded that velopharyngeal pressures of patients with UCLP are not sufficient to eliminate nasal resonance or turbulence during articulation, especially for more complex sounds. These results support a general understanding of hypernasality during speech implying a (relative) velopharyngeal insufficiency.

Hintergrund: Während der Artikulation öffnet und schließt sich der velopharyngeale Abschluss in schnellen Bewegungsabfolgen und für die Bildung einiger Laute ist ein vollständiger Abschluss notwendig. Für Patient_innen mit Lippen-, Kiefer-, Gaumenspalte (LKG) ist bekannt, dass die Verschlussdrücke im Velopharynx beim Schlucken reduziert sind. Ziel dieser Studie war es, die Druckprofile von Patient_innen mit unilateraler LKG und gesunden Proband_innen mittels Hochauflösungsmanometrie (HRM) zu vergleichen und zu evaluieren, ob bei der Produktion verschiedener Sprachlaute ebenfalls Druckunterschiede im Velopharynx bestehen.

Material und methoden: Es wurden 10 gesunde Erwachsene (Gruppe 1: 20–25,5 Jahre) und 10 Patient_innen mit einer nicht-syndromalen operativ verschlossenen unilateralen LKG (Gruppe 2: 19,1–26,9 Jahre) untersucht. HRM-Verschlussdruckprofile wurden während der Artikulation von 4 Sprachlauten (/i:/, /s/, /ʃ/ und /n/) aufgezeichnet. Es wurden Maximal-, Minimal- und Durchschnittsdrücke sowie Zeitintervalle ermittelt. Zudem wurden die Druckprofile mit einem zuvor beschriebenen 3-Phasen-Phonationsmodell verglichen.

Ergebnisse: In beiden Gruppen zeigten sich in Bezug auf die Phonationsphasen ähnliche Druckprofile für die produzierten Laute, allerdings lagen unterschiedliche Gesamtdrücke vor. Eine Ausnahme stellte die Realisation des Lautes /i:/ dar, bei der sich bei den meisten Patient_innen mit LKG keine drei Phonationsphasen erkennen ließen. Zwischen den beiden Gruppen existierten Druckunterschiede in der Velopharynxregion von 50% und mehr. Es fanden sich statistisch signifikante Unterschiede bei den Maximaldruck- und durchschnittlichen Druckwerten bei der Produktion von alveolaren Frikativen.

Diskussion: Die reduzierten velopharyngealen Verschlussdrücke bei Patient_innen mit LKG tragen wahrscheinlich dazu bei, dass nasale Resonanzen und Turbulenzen nicht ausreichend eliminiert und komplexere Laute dadurch nicht korrekt gebildet werden. Die hier erhobenen Ergebnisse unterstützen die Annahme, dass die bei Patient_innen mit LKG häufig beobachtete Hypernasalität während der Sprachproduktion auf eine (relative) velopharyngeale Insuffizienz zurückzuführen ist.

Keywords: articulation; cleft lip and palate; high resolution manometry; nonsyndromic cleft; velopharyngeal function; velopharyngeal insufficiency.

MeSH terms

  • Adult
  • Case-Control Studies
  • Cleft Lip* / complications
  • Cleft Lip* / physiopathology
  • Cleft Lip* / surgery
  • Cleft Palate* / complications
  • Cleft Palate* / physiopathology
  • Cleft Palate* / surgery
  • Female
  • Humans
  • Male
  • Manometry / methods
  • Pharynx / physiopathology
  • Phonetics
  • Pressure*
  • Velopharyngeal Insufficiency / etiology
  • Velopharyngeal Insufficiency / physiopathology
  • Young Adult