교신저자：남의철, 200-093 강원도 춘천시 효자3동 17-1  강원대학교 의과대학 이비인후과학교실
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서     론

   와우내 기저막이 고실계(scala tympani)쪽으로 편위되면 고실계와 전정계(scala vestibuli) 사이의 전압차가 증가하며 이로 인해 negative SP(summating potential)가 더욱 커짐으로써 SP/AP(action potential) ratio가 증가하게 된다.¹⁾ 이러한 현상은 전기와우도검사(electrocochleography, ECoG)가 메니에르병 환자의 평가에 유용성을 갖는 이론적 배경이 되었다. 메니에르병 이외의 다른 내이질환에 대한 전기와우도검사 연구로써, 돌발성 난청환자에서 SP/AP ratio의 증가,²⁾ 소음성난청 환자 중 어지럼 증상이 동반된 예에서 SP/AP ratio의 증가³⁾ 등이 보고되었으나, 다른 내이질환들에 있어서 전기와우도검사에 대한 연구들 사이에 일관된 결과를 발표하지는 못하였다.⁴⁾⁵⁾
   와우의 내유모세포가 negative SP의 주된 발생원이며 외유모세포는 단지 조그만 positive SP들을 생성한다고 알려져 왔고,⁶⁾ 최근 내유모 세포만을 선택적으로 제거한 후의 전기와우도 측정실험에서 SP의 크기가 60~80%까지 감소함이 보고되어⁷⁾ 전기와우도상에서 관찰되는 음성 SP는 주로 내유모 세포에서 생성됨이 확인되었다.
   소음노출, 이독성 약제, 저산소증 등 내이손상의 발생조건에 가장 취약한 외유모 세포가 먼저 손상되어 음성 SP에 겹쳐 있던 작은 양성 SP들의 발생이 감소하므로, 내이질환의 초기단계에서는 상대적으로 음성 SP의 진폭이 크게 측정되어 SP/AP ratio가 증가할 것임을 추측할 수 있다. 그러므로, 메니에르질환의 내림프수종과 같은 조직학적 변화가 발생하기 이전 단계로서 외유모 세포의 기능에만 영향을 주는 초기의 미세손상 상태에서도 전기와우도의 변화가 나타날 것을 기대할 수 있다. 실제로 저자는 소음폭로에 의한 일과성 역치상승(noise-induced temporary threshold shift, NITTS)의 발생에 따라 SP 및 SP/AP ratio가 상승하며 역치상승의 회복과 함께 정상화된다는 연구결과를 보고한 바 있다.⁸⁾ 저자는 상기한 이전의 연구에 연속하여, 영구적인 소음성 난청을 호소하는 환자들에서 전기와우도검사의 변화를 측정하여 정상군 및 일과성 소음성 난청군과 비교함으로써 소음성 난청의 조기 진단 및 추적 관찰에 있어서 전기와우도검사의 유용성을 알아보고자 하였다.

대상 및 방법

대  상

정상군, TTS군, TTS회복군
   소음환경에 지속적으로 폭로된 경험이나, 난청의 병력이 없고 이경검사상 이과적 질환이 없는 22~40(평균 26.9±5.7)세의 정상인 10명(남자 8명, 여자 2명), 20귀였다.

PTS(permanent threshold shift)군
2002년 1월부터 2003년 6월까지 강원대학교병원 이비인후과에서 소음성 난청으로 진단받은 성인 남자 16명의 27귀로 연령은 20~39(27.1±4.9)세였다. 소음노출 5개월~4년(2.7±2.0년) 후에 난청이 발생하였으며 내원하기 3개월~21년(4.8±7.2년) 전부터 난청을 느끼기 시작하였다. 소음에 8개월~10년(3.4±2.7년)동안 노출되었고 하루에 1~12시간(4.9±3.8시간)/일 동안 노출되었다. 소음의 종류는 총기사격이 20귀(74.0%), 작업장의 기계 소음이 5귀(18.5%), 전화소음이 2귀(7.5%)였다.

방  법

정상군, TTS군, TTS회복군
   소음폭로에 의한 TTS 유발, 자극소음의 종류 및 소음표본의 분석내용은 이전의 보고⁸⁾에서와 같다. 피검자들은 동일한 전자오락실에서 순차적으로 3시간동안 전자오락기의 소음에 폭로되도록 하였으며, 소음의 크기는 정밀음향 측정계(precision sound level meter)인 NL-18(RION Co., Japan)로 측정하였다. 소음측정기를 오락실 피검자의 귀높이에 위치시켜 측정하였고, 폭로되는 3시간 중 10분동안의 소음 sample을 녹음하여, Cool Edit Pro(Syntrillium Software Co., USA)프로그램을 사용하여 분석하였다. 폭로기간 중 측정한 소음의 크기는 90.3~105.0(평균 91.5±4.5)dB였고, 소음의 성격은 500 Hz이하의 성분이 많으면서 전체적으로는 넓은 주파수대에 걸쳐있는 광대역음이었다.
   순음청력검사와 전기와우도검사를 소음 폭로전에(정상군), 소음폭로 후 30분 이내에(TTS군), 그리고 소음폭로가 종료된 24시간후에(TTS회복군), 각각 실시하였다. 순음청력검사는 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 4 kHz, 8 kHz의 주파수별 청력역치와 (500 Hz+1 kHz+2 kHz+4 kHz)/4의 4주파수-평균역치를 조사하였고, 전기와우도검사를 통해서 SP, AP의 진폭과 SP/AP ratio의 변화를 알아보았다.
   전기와우도검사(Bio-Logic Co., Navigator SE, USA)는 외이도형 disposable electrode로 golden-foil wrapped polyurethane foam tip을 사용하였고, 자극음은 90 dB의 alternating click sound였으며, 차폐음은 자극음 강도보다 40 dB가 작은 크기의 백색잡음을 사용하였다. 자극빈도는 7.0 pulse/sec였으며, ECoG 파형의 분석기간은 자극시작으로부터 5 msec로 하였다.

PTS군
   최소 3일 간격으로 2회 이상 순음청력검사를 반복하여 난청을 확인한 다음, 전기와우도 검사를 같은 방법으로 시행하였다.

통계분석
   검사결과의 수치는(평균±표준편차)로 표시하였고, 통계학적 분석은 Student t-test를 시행하여 비교하였다.

결     과

순음 청력검사역치(Table 1)

소음폭로전(정상군)의 청력역치(n=15)
   연구대상 20귀 중에서 추후 소음폭로 후의 역치상승폭(TTS)이 5 dB미만이었던 5귀를 순음청력검사 자체의 오차범위를 고려하여 TTS군에서 제외하였다. 따라서 같은 쌍으로 비교하기 위해 정상군의 연구대상도 동일한 15귀로 정하였고 정상군 15귀의 평균 청력역치는 5.8±2.7 dB이었다.

소음폭로직후(TTS군)의 청력(n=15)
   소음폭로 후 30분이내에 측정한 청력은 정상군에 비해 평균 7.0±2.0 dB의 역치상승을 보였고 주파수별로는 4 kHz에서 평균 10.3±3.0 dB로 가장 큰 역치상승폭을 보였다. 정상군과 TTS군의 청력은 주파수별 역치와 평균역치 모두에서 유의한 차이를 보였다(p<0.05)(Fig. 1).

PTS군의 청력(n=27)
   연구대상 27귀의 순음청력역치는 0.5, 1, 2, 4, 8 kHz에서 각각 16.5±12.6, 15.7±13.9, 21.9±20.2, 47.8±22.0, 47.6±25.6 dB였고 4주파수의 평균역치는 25.5±15.1 dB였다. 평균역치는 정상군이나 TTS군보다 유의하게 높았고(p<0.05), 주파수별 역치는 정상군에 비해 모든 주파수에서, TTS군과 비교해서는 1, 2, 4, 8 kHz에서 높은 역치를 기록하였다(p<0.05)(Table 1).

폭로 24시간 후(TTS회복군)의 청력(n=15)
   평균 5.5±2.5 dB의 청력역치를 나타내어 TTS군의 결과에 비해 7.4±2.4 dB의 역치회복을 보였다(Fig. 1). TTS회복군의 평균청력역치는 TTS군에 비해 유의한 차이를 보이며 감소하였고(p<0.05), 정상군과 유의한 차이가 없을 정도로 회복되어 소음폭로에 의해 발생하였던 일과성 역치 상승이 정상으로 회복되었음을 알 수 있었다.

전기와우도검사(Table 2)

정상군의 전기와우도
   SP와 AP의 진폭은 각각 평균 0.17±0.13 μV와 0.78±0.47 μV였고 SP/AP ratio는 평균 0.22±0.11이었다.

TTS군의 전기와우도
   SP의 평균진폭은 0.37±0.18 μV로 정상군에 비해 의미있는 증가를 보였다(p<0.05). AP의 진폭은 0.76±0.45 μV로 정상군과 의미있는 차이를 보이지 않았다. SP/AP ratio는 0.46±0.18로 정상군보다 평균 0.24±0.17의 증가를 보였고 이는 통계적으로 의미있는 변화였다(p<0.05)(Fig. 2).
   TTS군의 결과에서 청력역치와 전기와우도 변수사이의 상관관계를 분석한 결과, 평균청력역치와 SP/AP ratio(r=0.30, p>0.1), 역치상승폭과 SP/AP ratio의 상승폭(r=0.04, p>0.1), 평균청력역치와 SP의 진폭(r=0.14, p>0.1), 그리고 역치상승폭과 SP 진폭의 증가분(r=0.20, p>0.1) 사이에 유의한 상관관계를 발견할 수 없었다. 주파수별로 동일한 변수들사이의 상관관계를 조사하였으나 역시 의미있는 상관관계는 관찰되지 않았다.

PTS군의 전기와우도
   SP의 진폭은 0.21±0.09 μV, AP는 0.56±0.17 μV, SP/AP ratio는 0.37±0.10이었다. SP의 진폭은 TTS군보다 의미있게 작은 크기였고(p<0.05) 정상군과는 유사한 크기였다(p>0.05). AP의 진폭은 TTS군이나 정상군에 비해 의미있게 작은 값을 보였다(p<0.05). SP/AP ratio는 평균 0.37±0.10으로 정상군의 0.22±0.11보다는 증가하였으나(p<0.05), TTS군의 0.46±0.18에 비해서는 의미있는 감소를 보였다(p<0.05)(Fig. 2).
   PTS군에 대해서도 순음청력역치와 전기와우도의 변수들 간의 상관관계를 조사하였으나 의미있는 상관성을 발견할 수 없었다.
   각 군에서 SP/AP ratio의 양성률을 조사한 결과, SP/AP ratio가 0.4를 초과하는 경우는 정상군에서 1귀(6%), TTS군에선 10귀(67%), PTS군 에서는 13귀(48%)로 TTS군에서 SP/AP ratio의 양성률이 가장 높은 것으로 관찰되었다(Table 3).

TTS회복군의 전기와우도
   SP와 AP의 진폭은 각각 0.13±0.12 μV와 0.65±0.36 μV였고, SP/AP ratio는 0.20±0.11였다. SP의 진폭은 TTS군에 비해 유의하게 감소하였고(p<0.05), 정상군과 유사한 크기로 회복되었다. AP는 정상군이나 TTS군과 의미있는 차이를 보이지 않았다. SP/AP ratio는 TTS군보다 평균 0.24±0.18의 의미있는 감소를 보이며(p<0.05), 폭로전 수준을 회복하였다(Fig. 2).

고     찰

   본 연구에서 PTS군의 SP/AP ratio가 TTS군보다 통계적으로 의미있게 낮은 것을 관찰할 수 있었다. 이는 메니에르병 환자에 있어서 청력 역치가 55 dB보다 작은 환자군에서 55 dB이상의 심한 난청군보다 SP/AP ratio의 양성률이 더 높고,⁹⁾ 70 dB을 넘으면 SP/AP ratio는 오히려 정상보다 낮게 측정된다¹⁰⁾는 연구 결과들과 부합되는 소견으로 생각된다. 즉, 초기손상 단계로 외유모세포의 기능장애가 positive SP의 감소를 초래하므로 negative SP가 크게 측정된다. 이 단계에서 AP의 진폭은 변화를 보이지 않는다. 동물 실험을 통한 실험적인 내림프수종의 초기에 SP/AP ratio가 증가하다가 내림프수종이 4~8개월이상 지속된 후에는 SP/AP ratio가 정상화되거나 오히려 정상보다 저하된다는 사실이 조직학적 연구와 함께 보고된 바 있다.¹¹⁾
   소음성 난청 환자 중에서 어지럼증을 동반한 경우에 SP/AP ratio가 증가한 예가 더 많다고 하여 소음성 난청에서 SP/AP ratio 증가의 원인이 일시적인 내림프수종의 발생에 있다고 주장하는 연구보고²⁾가 있었으나, 메니에르병 환자들에서도 어지럼 증상의 정도와 SP/AP ratio 증가와의 사이에 연관성은 없었고,¹²⁾ 내림프수종과 같은 조직학적 변화없이 단지 유모세포의 가역적인 손상이 발생한 경우에도 SP/AP ratio의 증가가 관찰된다는 연구보고⁴⁾가 있다. 따라서 전기와우도검사는 내림프수종의 단계보다 훨씬 더 미세한 손상의 단계부터 와우의 기능적 변화를 측정할 수 있는 민감도를 갖는 검사법으로 생각된다.
   TTS 단계에서는 Na⁺, K⁺-ATPase와 Ca²⁺-ATPase의 활성도가 감소하고 이에 따라 유모세포의 수용체전류(receptor current)와 내림프전압(endolymphatic potential)이 감소하는 것으로 알려져 있다.¹³⁾ 또한 유모세포의 stereocilia는 형태적 변화를 겪기 이전에 세포의 이온통로가 가역적으로 비활성화된다. 세포역학적인 관점에서는 외유모 세포의 경직도(stiffness)가 감소함으로써 고유주파수(characteristic frequency, CF)가 하향이동(downward shift)되는 음향학적인 왜곡현상이 발생하게 된다.¹⁴⁾ 이전의 연구⁸⁾에서 TTS의 발생시 AP 진폭의 변화는 없지만 형태의 변화로써 AP 파형이 넓어지는 현상(broadening of AP)을 보고한 바 있다. 이러한 현상은 TTS 이외에도 돌발성 난청이나 메니에르병 환자의 전기와우도에서 관찰되는 소견이며, TTS에서 고유주파수의 하향이동이 발생하는 것처럼 외유모세포의 주파수 미세조정(frequency-tuning) 기능의 장애가 전기와우도상에 표현되는 것으로 추측할 수 있다.
   PTS 단계가 되면 손상의 범위가 외유모세포를 위시해서 내유모세포와 신경전도로에까지 미치게 되므로 SP의 진폭이 TTS 단계보다 감소하고 SP/AP ratio는 정상에 가까워진다. 본 연구의(Table 2)에서 관찰되는 바와 같이 SP의 진폭이 정상군과 유사한 수준으로 감소하나, AP 진폭 또한 감소함으로써 SP/AP ratio를 정상군보다는 높게 유지시키는 것을 알 수 있다. 이는 청력저하의 심한 정도에 비례하여 AP의 진폭이 감소하므로 비롯된 현상이며 PTS군의 SP/AP ratio가 정상보다 높은 것은 AP 진폭의 감소에 기인함을 알 수 있다. 따라서 메니에르병을 포함한 내이질환에서 SP/AP ratio의 증가 원인이 SP의 증가 때문인가 혹은 AP의 감소 때문인가 하는 논란^4)9)15)에 대해서는 '내이손상이 진행되는 단계에 따라 SP와 AP 양자 모두가 순차적으로 각각 다르게 변화하고 있기 때문'이라는 설명이 가장 합리적일 것으로 생각된다.
   비정상적인 SP/AP ratio 상승의 기준값을 0.4로 보았을 때, 본 연구의 TTS군의 67%, PTS군의 48%를 양성으로 판정할 수 있다. 메니에르병 환자에서 보고되는 양성률⁴⁾¹⁶⁾과 본 연구의 TTS에서의 양성률이 유사한 이유는, 두 질환 모두 변동성(fluctuating)의 청력상태로 이러한 가역적인 기능적 변화가 전기와우도에서 SP 진폭의 증가로 나타날 수 있다는 점이다. Gibson 등¹⁰⁾이 40 dB 이내의 초기 감각신경성난청 환자군과 메니에르병 환자군의 전기와우도검사 결과에 차이가 없음을 지적한 점과도 부합된다. 따라서 외유모세포가 우선하여 손상되는 조건에서는, 원인질환이 무엇인가에는 관계없이, 질환의 진행정도와 청력저하의 정도에 따라 전기와우도의 변수가 달라진다고 추측할 수 있다.
   저자는 청력역치와 SP 혹은 SP/AP ratio 사이의 상관관계를 분석하면서 TTS군에서는 비례적인 상관관계가, PTS군에서는 역비례적인 상관성⁴⁾이 존재할 것을 기대하였으나, 조사 결과 통계적인 유의성을 관찰할 수 없었다. 향후 이에 대한 세분화된 분석이 가능하도록 더욱 많은 표본수의 대상을 조사할 필요가 있을 것으로 생각된다.

결     론

   전기와우도 검사는 소음성 내이손상의 초기단계에서부터 와우의 기능적 변화를 예민하게 측정할 수 있으며, 지속적으로 추적 검사를 시행 한다면 소음성 난청의 진행 상황에 대한 유용한 정보를 제공할 수 있을 것이다.

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