음성을 내는 기관을 성대라고 많이 알고 계십니다. 성대는 후두라는 해부학적 구획내에 들어있는 기관중의 하나입니다. 음성을 만들어내는 기관은 성대 뿐만 아니라 성대를 포함한 후두, 공명기관인 인두와 구강/비강 등 여러 구조가 관여하고 있습니다. 공명기관과 조음기관에 대해서는 이후에 살펴보기로 하고 본 글에서는 성문음을 만들어내는 후두의 해부학적 구조와 각각의 기능에 대해서 살펴보겠습니다.
1. 후두의 골격
후두의 골격을 이루는 연골은 갑상연골(thyroid cartilage), 윤상연골(cricoid cartilage), 피열연골(arytenoid cartilage)입니다. 이 외에도 소각연골, 설상연골, 후두개연골이 있는데 발성에서 중요한 연골은 위의 세가지 연골입니다. 갑상연골과 윤상연골은 유리연골(hyalin cartilage)이고 피열연골은 대부분 유리연골이나 성대근(thyroarytenoid muscle)과 닿는 부분 등 일부는 탄성연골(elastic cartilage)입니다. 그림1의 B와 D에서 이 세가지 연골의 위치관계를 확인할 수 있습니다.
2. 후두의 근육
후두를 이루는 근육은 후두외근과 후두내근이 있는데 후두외근은 음성을 만드는데 직접 작용하지는 않지만 후두의 위치를 조절하고 골격의 안정화를 유지하여 후두내근이 효과적으로 작용할 수 있게 합니다. professional vocie user에서는 이러한 후두외근을 발성에 효과적으로 이용하는 경우도 있습니다.
실제로 성문음을 만들어내는데 주요한 근육은 후두내근입니다. 후두내근은 갑상피열근(thyroarytenoid muscle, TA), 윤상갑상근(crycothyroid muscle, CTm), 후윤상피열근(posterior cricoarytenoid m, PCA), 외윤상 피열근(lateral cricoarytenoid, LCA), 피열간근(interarytenoid m, IA) 다섯가지 근육으로 구성되어 있습니다.
각 근육의 기능은 아래의 표1과 같습니다.
| 성대의 길이 | 성대의 높이 | 성대의 내전/외전 | |
| IA | 감소 | – | 명확치 않음 |
| TA | 감소 | 하강 | 내전 |
| LCA | 증가 | 하강 | 내전 |
| PCA | 증가 | 상승 | 외전 |
| CTm | 증가 | 하강 | 내전 |
PCA는 유일한 성대 외전근입니다. CTm은 성대를 길어지게 하는 효과로 고음발성에 주로 관여하는 근육입니다. 다른 근육들이 모두 recurrent laryngeal nerve의 지배를 받는 반면 CTm은 superior laryngeal nerve lateral branch의 지배를 받습니다. TA 내측부분의 성대부는 성대의 긴장도에 주로 영향을 미쳐서 발성에 관여하며 피열연골의 성대돌기 부위에서 하부외측으로 부착되어 있습니다. 반면에 외측부분인 근육부는 성대를 내전시키는 역할을 하며 피열연골의 첨부에서 외측근육돌기에 부착되어 있습니다. TA가 갑상연골에 부착하는 곳을 broyles tendon이라고 명칭하고 전연합부를 구성하고 있습니다.
소리가 큰 고음을 발성하고자 할 때에는 CTm과 TA를 함께 강하게 수축시킴으로써 큰 성문하압을 만들어 강한 고음 산출을 이룰 수 있게 되는데 흥미로운 점은 CTm의 수축은 성대표면의 긴장도를 높이게 되는데 TA의 수축은 성대내부의 긴장도는 높이나 성대 표면은 오히려 느슨하게 되어 성대표면의 긴장도는 낮아지게 되는 현상을 보입니다. 성악가들이 아주 강한 고음으로 노래할 때에는 모든 성대 내전근과 CTm을 수축시키게 되며 후두외근도 많이 사용하는 동시에 성대가 아ㅏㅍ으로 쏠리는 것을 뒤에서 붙잡아주기 위해 PCA도 같이 수축하는 현상을 관찰할 수 있습니다.
3. 성대의 구조
성대는 다섯개의 층으로 구성되어 있습니다.
1. 상피층: 성대의 진동 유리면은 중층편평상피로 덮여있어 성대 접촉으로 인한 충격으로부터 성대 점막을 보호. 매우 얇으며 점액분비는 없어서 주변 점액선에서 점액이 흘러들어옴
2. 고유층(lamina propria): 고유층은 세개의 층으로 나뉘어지는데 superficial(reinke’s space), intermediate, deep layer로 나눠집니다. reinke’s space가 음성에서 가장 중요한데 elastic, collagen fiber 농도가 가장 낮은 층인데 이 부분에는 myofibroblast가 상존하면서 지속적으로 작은 손상을 치요하기 때문에 성대 조직이나 기능이 큰 손상 없이 유지됩니다. 그렇기 때문에 성대 시술에서도 이 부분에서만 시술이 이루어지고 병변이 제거되면 성대 점막이 반흔없이 깨끗하게 치유될 수 있습니다. 그러나 myofibroblast의 복구에는 시간이 필요하며 환자가 음성을 오용 또는 남용했을 경우 생기는 작은 손상을 회복하는데는 2-3일의 음성 휴식이 필요합니다. 그 기간안에 더 큰 손상이 생기면 회복능력을 압도하여 성대 반흔이 발생할 수 있습니다.
3. 근육층: 성대의 주된 근육으로 성대인대와 평행하게 주행하면서 성대의 몸체를 구성하는 근육이며 thyroarytenoid muscle을 의미합니다.
성대 막성부의 전방에서는 고유층의 중간층이 두꺼워져서 전후두황반을 형성하는데 기질, 섬유모세포, 탄성섬유로 구성되어 있습니다. 이는 앞쪽의 갑상연골 바로 뒤에 위치하며 교원섬유로 구성된 전연합부건에 주착됩니다. 막성부의 후방에서는 고유층의 중간층이 후후두황반을 형성하는데 이는 연골세포, 섬유모세포, 중간세포로 구성된 이형구조로 피열연골의 성대돌기에 부착합니다. 후두황반의 구조는 뻣뻣한 갑상연골과 피열연골로 부터 유연한 막성대 상이의 이행 부위로서 존재하며 이와 같은 강도의 점진적 변화는 접촉, 진동으로 인한 기계적 손상으로부터 성대를 보호하는 쿠션역할을 하게 합니다.
최근에는 앞서 언급한 다섯개의 층 외에도 상피층과 reinke layer를 이어주는 복잡한 다층구조인 basement membrane zone이 존재하고 있다고 알려져 있는데 이 고정체계는 주로 세포로 구성된 표피가 무정형인 고유층에 붙을 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 고정체계가 파괴되면 음성장애가 생길 수 있는데 예를 들어, 단위 면적 당 고정섬유 수는 유전적으로 결정되는데, 적은 수의 고정섬유를 가진 사람의 경우 성대결절이 발생하기 쉽다고 알려져 있습니다.
