| Nonauditory Factors on Distortion Product Otoacoustic Emissions. |
| Jung Hak Lee, Jung Ho Choi, Yun Jae Shin, Yong Bok Kim, Moon Suh Park |
| Department of Otorhinolaryngology, College of Medicine, Hallym University, Seoul, Korea. |
| 변조이음향방사의 측정과 관련된 청각외적 요인 |
| 이정학 · 최정호 · 신연재 · 김용복 · 박문서 |
| 한림대학교 의과대학 이비인후과학교실 |
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| ABSTRACT |
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Distortion product otoacoustic emissions(DPOAEs) have emerged as a promising clinical tool for measuring hearing status. This investigation examined the influence of four variable (test/retest reliability, test environment, gender and number of measurement points of resolution/octave) on the DPOAE response when obtained using a commercially available system, Otodynamics ILO92. Twenty normal hearing adults(10 males and 10 females) served as participants in this study. DPOAE measurements were obtained over three test sessions(baseline, 1 week retest, and a 10 minute retest following the one week measurement). Results showed that: 1) correlations were high across the three test sessions;2) test environment considerably affected the DPOAE measures below 4kHz;3) DPOAE amplitudes were significantly greater in females than males at 3 and 6kHz;and 4) DPOAE amplitudes were not affected significantly by the number of resolution points employed. |
| Keywords:
Otoacoustic emissions(OAEs)ㆍDistortion product otoacoustic emissions(DPOAEs) |
서론
Kemp10)가 처음으로 이음향방사(otoacoustic emissions)를 기술한 이후 이음향방사 측정에 대한 관심이 연구와 임상 영역에서 많이 증가되어 왔다. 이음향방사는 외유모세포 활동에 의해 저절로 일어날 수 있고 청각 자극에 의해서도 일어날 수 있다. 지금까지 보고된 바에 의하면 자발이음향검사(spontaneous otoacoustic emissions)는 정상 귀의 30∼60%에서만 나타나기2)13)15)20) 때문에 거의 100%에서 나타나는 유발이음향검사(evoked otoacoustic emissions) 3)5-9)12)15)18-23)가 임상적으로 더 유용하다고 되어있다. 유발이음향검사는 자극의 특성에 따라 더욱 세분화되며, 최근 대부분의 연구는 클릭이음향방사(click-evoked otoacoustic emissions)와 변조이음향방사(distortion product otoacoustic emissions)에 중점을 두고 있는데 이들은 모두 청각기관 특히 와우기능의 평가에 있어서 임상적인 잠재력을 가지고 있다. 그러나 클릭이음향방사 측정의 한계성은 30dB HL 이상의 청력 손실을 갖는 사람에서 거의 반응이 나타나지 않으며 주파수에 따른 미세한 반응을 관찰하기 어렵다는 것이다.1)10)14-17)21) 반면 변조이음향방사 측정은 이러한 클릭이음향방사 측정의 한계성을 보완할 수 있다.
변조이음향방사는 주파수가 다른 2개의 순음(f 1, f 2)으로 귀를 동시에 자극했을 때 제 3의 주파수, 특히 2f 1-f 2에서 가장 큰 반응이 나타나는데 복합음(combination tone) 또는 변조음(distortion product)으로 알려진 이런 부가적인 주파수는 와우의 비선형적인(non-linear) 특성의 결과로서 나타난다고 본다.11)12) 임상적 수단으로서 변조이음향방사의 유용성을 결정하기 위해서는 변조이음향방사 측정에 영향을 주는 변인들을 고려해야 한다. 첫째 검사 모집단에서의 재검사 신뢰도에 대한 정보를 얻어야 한다. Franklin등 4)은 변조이음향방사 측정에서 검사-재검사의 신뢰도가 대부분의 검사 주파수에서 높다고 보고하였지만 그들은 변조이음향방사를 발생시키기 위해 특별히 고안된 기구를 사용하였다. 최근 변조이음향방사에 대한 임상적 관심의 증가와 함께 상업적으로 유용한 검사장비들이 출현하였는 바 최근 개발된 검사장비들의 신뢰성도 연구되어야 한다.
변조이음향방사 측정에서 고려되어야 할 또 다른 변인은 검사의 환경이다. 지금까지 대부분의 연구는 방음실에서 이루어지고 있다. 하지만 소음 정도와 검사장비의 민감성이 변조이음향방사 측정에 직접 영향을 미칠 수 있기 때문에6)18)24), 만일 측정이 방음실이 아닌 장소에서 이루어진다면 환경소음이 반응을 관찰하는데 어느 정도 영향을 줄 것인가를 고려해야 한다.
검사의 효율성을 높이기 위해서는 옥타브(octave)당 분석점의 수(number of resolution points)도 고려해야 한다. 분석점 수가 많으면 더 자세한 관찰을 할 수 있는 반면에 측정시간이 길어지기 때문에, 검사 효과를 희생시키지 않는 범위 내에서 분석점수의 최소치를 결정할 필요가 있다.
또 다른 관심사항은 성별의 영향이다. 이음향방사 측정에 있어서 성별의 차이가 보고14)된 바 있으나, 아직 더 많은 연구가 필요한 분야라고 생각된다.
따라서 본 연구는 상기한 네 가지 변인, 즉 검사신뢰도, 검사환경, 성별, 분석점 수 등이 변조이음향방사 측정에 어떠한 영향을 주는지를 알아보고자 하였다.
대상 및 방법
1. 실험대상
22세에서 29세 사이의 20명의 정상 청력을 가진 성인(남 10；여 10)이 본 연구의 대상이 되었다. 모든 대상자의 순음청각역치는 250∼8000Hz에서 20dB HL 이 하였으며, 이경검사 및 중이검사기(Grason-Stadler 33)를 사용한 tympanometry에서 정상소견을 보였고 과거에 이질환과 관련된 병력이 없었다.
2. 변조이음향방사의 측정
변조이음향방사를 측정하기 위하여 Otodynamics ILO92 분석기를 사용하였으며, 두 주파수 f 1, f 2(f 2>f 1)에서 지속적인 순음을 1.22(f 2/f 1)의 비율을 유지하면서 70dB SPL로 주었다. 자극음이 지속되는 동안 변조이음향방사 반응은 25,000Hz의 표집속도(sampling rate)로 디지탈변환기(analog-to-digital converter)에 의해 표본 추출되었고 2,048-point array로 나누어 평균화(averaging)되었다. 각 표본의 추출시간은 40us이었으며, 기본스펙트럼의 추출시간은 81.92ms(40us X 2,048)이었다.
변조이음향방사의 강도는 각 기본스펙트럼의 2f 1-f 2에서의 강도를 평균화함으로써 구하였고, 변조이음향방사 주파수에서의 배경소음의 강도는 직접측정이 어렵기 때문에 2f 1-f 2 부근의 10개 주파수에서의 평균치를 평균화함으로써 추정하였다. 소음의 영향을 줄이기 위해 고주파수 여과기(high-pass filter)를 이용하여 2f 1-f 2 바로 밑의 주파수부터 그이상의 고주파수만 통과시킨 후 현재시간(real-time)으로 측정된 소음정도가 8mPa(52dB SPL)을 넘을 때는 기본스펙트럼을 평균화과정에서 제외시켰다.
3. 실험절차
대상자는 10명(남 5；여 5)씩 2개의 그룹으로 나누었으며, 첫 번째 그룹은 환경소음이 45dBA 정도인 조용한 방에서 측정하였고, 두 번째 그룹은 방음실에서 측정하였다. 검사환경 이외에는 두 그룹에서 동일한 검사방법을 사용하였다. 검사주파수는 f 2기준으로 700Hz와 6000 Hz 사이에서 측정하였으며, 3회 반복 검사 즉, 기저검사, 기저검사 1주일후 재검사, 재검사 10분후 2번째 재검사를 실시하였다. 또한 각 검사조건에서 옥타브당 분석점 수를 2개, 4개, 그리고 8개로 변화시켰다.
4. 자료분석
검사-재검사 신뢰도와 관련하여 1.5, 2, 3, 4, 6kHz에서 2f 1-f 2 변조이음향방사강도를 분산분석(analysis of variance：ANOVA) 및 상관관계로 분석하였으며, 검사환경의 영향은 방음실(30dBA)과 조용한 방(45dBA)에서 반응과 소음의 비(signal-to-noise ratio：S/N)로 분석하였다. 2f 1-f 2에서의 배경소음강도는 10.4ms의 평균화과정동안 ‘평균배경소음＋2 표준편차’로 정의하였고 S/N은 변조이음향방사강도에서 배경소음강도를 뺀 것으로 규정하였다. 남녀간의 차이는 t-test로 분석하였으며, 분석점 수의 영향을 알아보기 위해 주파수에 따른 반응의 전반적인 양상을 살펴보았다.
결과
모든 대상자가 1.5∼6kHz에서 유의한 변조이음향방사 반응, 즉 0dB S/N 이상을 보였으며, 평균강도는 옥타브당 분석점 수가 2개일 때 1.5, 2, 3, 4kHz에서 10dB SPL 이하로 비슷하였고, 6kHz에서는 약 16dB SPL로 증가되었다(Fig. 1). 세 번의 측정에서 각 검사간 반응의 차이는 유의하지 않았으며(ANOVA：p>0.05) 옥타브당 분석점 수를 4개 또는 8개로 늘려도 1.5, 2, 3, 4, 6kHz에서의 반응의 양상은 비슷하였다. 변조이음향방사 측정의 검사-재검사 상관관계는 대체로 높은 편이었지만, 일주일후 재검사(r=0.71∼0.92)보다 10분후 재검사(r=0.93∼0.98)에서 더 높은 상관관계를 보였다(Table 1).
변조이음향방사 강도에서 검사환경, 즉 주변소음의 영향을 알아보기 위해 S/N을 주파수별로 분석하였다(Fig. 2). 4kHz 이상에서는 방음실과 조용한 방에서의 S/N 차이가 2dB 미만이었으나 3kHz 이하에서는 6dB 이상이었다. S/N은 옥타브당 2개의 분석점 수를 사용하였을 때 각 주파수에서 세 차례 검사의 평균치를 대표하였다. 분석점 수를 늘려도 결과는 비슷하였다.
3kHz에서 2개와 4개의 분석점 수를 사용했을 때 남녀간의 유의한 차이(t-test：p<0.01)가 나타났으며, 6kHz에서는 모든 검사조건에서 유의한 차이를 보였다. 유의성이 있는 두 주파수에서 변조이음향방사강도는 남자보다 여자에서 더 컸다(Fig. 3).
변조이음향방사강도의 평균치가 단지 청각도상의 주파수에서만 기록된다면 측정에서 사용된 분석점 수의 영향을 크게 받지는 않았다(Fig. 4). 그러나 개개인의 반응을 좀 더 미세한 주파수까지 기록해 보면 반응 양상이 다양해진다. 즉 분석점 수가 증가해도 반응 양상이 거의 비슷한 경우도 있었고, 상당한 차이를 보인 예도 있었다(Fig. 5).
고찰
본 연구는 Otodynamics ILO92 검사장비를 사용하여 변조이음향방사의 측정과 관련된 네 가지의 변인에 관해서 조사하였다. 첫째는 재검사시기에 따른 신뢰도에 관한 것으로써, 기저검사와 두 번의 재검사 사이에 유의한 차이가 없었으며, 검사간 상관관계도 대체로 높았다. 검사장비와 검사조건이 다르기 때문에 직접비교는 곤란하지만, 재검사 시기가 짧을 때는 Franklin 등의 결과4)와 비슷하였는데 재검사 시기가 길 때는 상관관계가 더 낮았다. 이는 재검사 시기가 길어지면서 측정오차 이외에 개개인의 신경생리학적인 변화에 기인한 변조이음향방사의 차이도 반영할 가능성이 있다. 따라서 개개인의 반응이 반복 측정에서 유의한 차이가 있는지를 판단하기 위해서는 재검사 시기도 고려해야 할 것이다.
본 연구에서 조사된 두 번째 변수는 변조이음향방사 측정을 시행한 환경과 관계가 있다. 소음이 45dBA인 비교적 조용한 방에서 측정하였는데도 3kHz 이하에서 방음실에서의 결과와 6dB 이상의 S/N 차이가 난다는 것은 표준편차가 4∼5dB 정도임을 고려할 때 상당한 차이라고 할 수 있다. 소음 또는 약물중독과 관련하여 고주파수에서의 와우기능을 평가하거나 집단선별 검사가 목적이라면 방음실이 아니라도 조용한 방이면 측정 가능 할 것이다. 하지만 저음을 포함한 전반적인 주파수에서의 기록을 보기 원하거나 변조이음향방사 역치를 구하고자 할 때 또는 청력손실이 예상되는 환자의 경우에는 방음실에서 측정해야 보다 나은 결과를 얻을 수 있을 것이다. 방음실이 아닌 장소에서 측정을 할 때는 특히 주변소음의 정도와 스펙트럼을 고려하여 방음실과는 다른 판별기준을 마련해야 할 것이다.
세 번째 관심은 변조이음향방사강도에 대한 성별의 영향이었다. 이번 실험에서 3kHz와 6kHz에서 여성의 반응이 남성의 반응보다 유의하게 더 컸는데 이는 2kHz 이상에서 남자보다 여자가 더 큰 변조이음향방사강도를 나타냈다고 보고한 Lonsbury-Martin 등의 연구14)와 일치하고 있다. 여성의 반응이 고주파수에서 더 큰 이유는 아직 정확히 밝혀지지는 않았지만, 변조이음향방사 근원지와 측정 마이크로폰사이의 거리가 여성에게서 더 짧기 때문에 특히 파장이 짧은 고주파수에서 영향을 받을 수 있다고 생각한다.
마지막으로 본 연구는 변조이음향방사 측정에서 적절한 옥타브당 분석점 수에 초점을 맞추었다. 즉, 검사의 실양성율(sensitivity)과 실음성율(specificity)에 큰 영향을 주지 않고 검사 효율성을 높일 수 있는 분석점 수는 어느 정도인가 하는 문제이다. 더 적은 분석점 수를 가지고도 비슷한 정보를 얻을 수 있다면 검사시간을 단축시킬 수 있을 것이다. 분석점 수를 늘려도 기본 옥타브에서의 변조이음향방사 강도가 유의하게 변하지 않기 때문에 검사 목적이 청각 선별검사에서와 같이 500, 1000, 2000 또는 4000Hz의 정보에만 관심이 있다든지 청력정도를 추정하기 위하여 변조이음향방사 역치를 구하고자 한다면 옥타브당 1∼2개 정도의 분석점 수를 사용하면 될 것이다. 하지만 분석점 수에 따른 개개인의 반응 유형이 다양하기 때문에, 어떤 특정 주파수 부근에서 와우기능의 미세한 변화까지도 관찰하기 위해서는 최소한 4개 이상의 분석점 수가 필요하다고 본다.
결론
본 연구의 결과, Otodynamics ILO 92의 사용에 의한 변조이음향방사 측정에서 재검사 신뢰도가 대체로 양호하였으나 재검사시기에 영향을 받기 때문에 신뢰도와 관련하여 더 많은 연구가 필요할 것으로 생각된다. 변조이음향방사는 방음실 이외의 장소에서도 측정할 수는 있지만 주파수에 따라서 검사환경의 영향을 받는 정도가 다르기 때문에, 선별 또는 진단 등의 검사목적에 따라서 검사환경을 설정하고 검사환경에 따라 검사조건 및 판독기준을 달리해야 한다. 본 연구의 결과는 또한 남자보다 여자가 고주파수에서 더 강한 변조이음향방사를 나타낸다는 다른 보고와 일치하고 있다. 또 변조이음향방사 값이 측정에서 사용된 분석점 수에 관계없이 비슷하지만, 보다 미세한 반응을 관찰하기 위해서는 4개 이상의 분석점 수가 필요할 것으로 사료된다.
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