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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 46(8); 2003 > Article
Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 2003;46(8): 621-626.
Auditory Steady State Evoked Responses (ASSR).
Sang Heun Lee
Department of Otolaryngology, Kyungpook National University School of Medicine, Daegu, Korea.
청성안정유발반응
이상흔
경북대학교 의과대학 이비인후과학교실

서     론


  
청성 유발반응은 소리자극에 따른 청각계로의 활동이라고 할 수 있는데 이를 기록하기위해서는 표면전극을 사용하게 되고 기록된 유발반응은 매우 작은 전위를 가지고 있어서 많은 증폭과 평균 가산(signal averaging)이란 두가지 과정을 통해 신호로서 기록되게 된다. 주요한 청성유발반응은 그 잠복기에 따라서 초기(10~15 msec), 중기(10~80 msec), 그리고 후기반응(80~750 msec)으로 나뉠 수 있다. 지금까지는 초기의 청성 유발반응이 비침습적이면서도 객관적인 평가로서 가장 널리 쓰이고 있고 이중 뇌간유발반응(ABR)이 대표적이다. 그러나 뇌간유발반응은 주파수특이성을 가지고 있지 않고 저주파수에서의 역치평가의 어려움이 있어 특히 유소아인 경우에서의 객관적인 평가에 한계가 있어 이러한 문제를 보완하기 위해 여러 가지 전기생리학적 검사 방법들이 제시되고 있다.1)2)
   청성 안정유발반응(ASSR)은 중기반응의 특수한 형태로 지속적이거나 규칙적인 소리의 자극에 대한 뇌의 반응이라 할 수 있다. 소리 자극에 대하여 내이의 유모세포의 탈분극이 청신경에 활동전위를 유발하는데 모든 유모세포를 자극하는 것이 아니라 특정한 주파수에 해당되는 부위만을 자극하고 그것이 청신경섬유를 자극하게 된다. 만약 복합적인 자극이 내이에 주어진다면 각각의 주파수 특이성에 따라서 동시에 여러 부분의 유모세포가 자극이 될 수 있고 이 때 변조주파수를 주파수마다 다르게 해 준다면 각각의 주파수 특이성에 따른 반응을 동시에 측정하는 것이 가능하게 된다. 본 연구에서는 청성 안정유발반응의 전반적인 개론과 측정방법 그리고 정상인과 난청예에서의 반응을 기록하여 보았다.

역사적 배경

   청성 유발반응은 1970년 이전까지는 전기와우도, 청성 중기반응과 후기반응등이 연구되었으나 임상적 운용에 있어서는 한계에 부딪혀 있었는데 1971년 뇌간유발반응(ABR)이 Jewett과 Williston3)에 의해 처음으로 기록된 후부터 점차 발전되어 임상에 적극적으로 이용되기 시작하였다. 그러나 근원적으로 뇌간유발반응은 지속적 청성자극보다는 일과성 자극에 더 잘 반응하고 주파수 특이성의 문제점을 안고 있었다. 최근 20년간에는 주파수특이적 측정에 대하여 초점이 맞추어져 청성 안정유발반응이 연구되고 소개되었다. 1981년 Galambos4)는 기존 청성 중간반응에 자극횟수를 40/sec정도로 주어 처음으로 안정파형유발반응(steady state evoked potential)을 기록하였는데 주파수특이성과 함께 행동역치와 근접한 결과를 나타내었으나 수면에 의해 영향을 받아서 유소아에서의 적용에 문제점이 많아 활성화되지 못하였다(Fig. 1). 이후 Richard와 Clark(1982),5) Picton 등6)에 의해 변조음을 이용한 안정파형유발반응을 광범위하게 연구하였고 Kuwada 등,7) Cohen2)은 modulation rate를 70 Hz이상으로하는 경우 유발반응이 주파수특이성과 함께 ABR과 유사한 파형을 얻었고 수면에의 영향도 최소화할 수 있었다. 임상에의 적용은 Richard 등8)이 신생아에서, Cohen 등2)이 성인에서 각각 기록하였고 Aoyagi 등9)은 순음청력역치와의 상관관계를 보고하였으며 ABR과의 연관성에 관하여서도 여러 연구자들이 보고하였다. 자극방법에 있어서도 AM단독에 의한 방법과 AM과 FM의 혼합방법을 이용하였고 John과 Picton10)은 다발성 동시자극에 따른 청성안정유발반응을 적용하였다. ASSR의 명칭은 원래에는 steady-state evoked potential(SSEP)이었으나 somatosensory evoked potential(SSEP)와 구별하기 힘들어 2001년도 Toronto의 세계청각유발반응학회에서 ASSR로 호칭하기로 하였다. 현재 사용되고 있는 기종은 Audera(GSI, USA)와 MASTER(Biologic, USA)가 미국 FDA승인을 받아 시판되고 있고 Audix(Cuba)가 현재 준비중에 있다.

이론적 배경

   유모세포의 depolarization이 auditory nerve fiber에 action potential을 유발한다. 하지만 이러한 소리의 자극이 모든 유모세포를 자극하는 것이 아니며 그 특정한 주파수에 해당하는 부위만을 자극하고 그것이 auditory nerve fiber를 자극하는 것이다. 
   만일 복합적인 자극이 내이의 유모세포를 자극하게 된다면, 각각의 주파수 특이성에 따라서 동시에 여러 부분의 유모세포가 자극이 될 수 있을 것이고 이때 modulating frequency를 주파수마다 다르게 해 준다면 이들의 각각 주파수 특이성에 따른 반응을 동시에 측정 가능하다. Cohen 등2)에 의해 수면중인 성인에서 변조비율을 70 Hz 이상으로 할 경우 그 중간반응을 쉽게 측정할 수 있음을 발견하였고 이는 특히 고주파수영역에서 뚜렷하게 나타난다. 그들은 modulation frequency를 30~60 Hz에서 90 Hz이상으로 증가시킴에 따라 그 잠복시도 30 msec에서 10 msec으로 짧아지는 것을 발견했다. 또한 higher modulation rate에 있어서는 40 Hz반응과는 다르게 수면에 의해서 크게 영향을 받지 않는다는 것을 알아내었다(Fig. 2). Aoyagi 등11)은 modulation frequency가 80~100 Hz가 넘을 경우 수면중인 소아에 있어서 ASSR을 얻기에 적당하다고 하였다. Levis등12)도 500~2000 Hz사이에서 80 Hz의 modulation frequency를 사용하여 측정하는 것이 수면중의 소아에게 가장 적당하다고 하였다. 전체적으로 이러한 연구의 결과 ASSR은 특히 신생아의 청력검사의 선별검사로서 적절한 수단으로 예상되며 그 근거는 다음과 같다.13)14)15)16)17) 
   1) High modulation rate에서 측정할 경우 신생아에 있어서도 그 반응이 일정하게 측정되어 질 수 있다. 2) 그 평균적인 역치의 수준은 수면중의 성인의 것과 유사하다. 3) 반응역치를 적절한 level로 한다면 선별검사로서도 가능하다. 4) 반응을 감지해 내는 것이 전부 자동화되어 있어서 분석하는 것이 용이하고 행동 역치를 반영해 준다. 5) 주기적이고 연속적인 파형은 좋은 주파수 특이성을 가지고 있어서 선택적으로 난청을 감별해 내는데 효과적인 수단이 될 수 있다. 6) 각각의 귀에 4가지의 다른 주파수 자극을 동시에 줌으로서 동시측정도 가능하다. 7) 일반적인 청력검사와 마찬가지로, 정기적으로 행하여 질 수 있으며 그 결과를 보여줄 수 있다. 따라서 high modulation rate를 이용하여 행동역치와 ASSR의 역치를 비교하여보면 주파수가 증가할수록 그리고 난청정도가 심할수록 그 관련성은 심하게 나타나고 age effect는 거의 없었다.

측정방법

   측정방법은 기본적인 이론에서는 큰 차이가 없으나 사용기기에 따라 자극방법과 측정에 있어서 다소간의 차이가 있어 여기에서는 미국 GSI사의 Audera를 중심으로 설명하도록 하겠다. ASSR을 일으키는데 사용하는 자극은 청력주파수 250~8000 Hz에서 변조한 음으로서 Amplitude(AM)나 Frequency(FM)으로 변조하거나 AM+FM으로 변조할 수 있다. 변조한 음은 sound field에서 사용하는 warble tone과 비슷하다. 자극 변조음의 예는 Fig. 3과 같다.
   사용하는 전극은 Disc형이고 전극부착방법은 ABR과 비슷하지만 활성전극의 위치가 vertex가 아닌 high forehead에 부착한다. 저항값은 5 kohm이하로 유지한다. 트랜스듀서는 50 ohm Tubal Insert Phone을 사용한다.

반응분석

   ASSR반응은 역치 또는 이보다 높은 곳에서 ASSR자극이 생기면 와우내의 유모세포는 자극 주파수와 일치하는 지점에서 반응을 보여 Fig. 3에서와 같이 carrier frequency가 1000 Hz이고 변조주파수가 100 Hz인 경우는 900~1100 Hz에서 최대로 반응하게 된다. 이때 발생하는 신경작용이 청신경계로 진행하는 동안 EEG활동도 100 Hz에서와 같이 10 msec주기의 진폭을 발생하여 AM과 동시성(synchronize)을 가지게 되고 이것이 ASSR의 기초를 형성한다. 반응 분석시에는 ABR이나 다른 일과성 유발반응과는 달리 주관적인 파형의 분석을 필요로 하지 않고 자동화된 컴퓨터알고리즘을 이용하여 EEG패턴을 분석함에 따라 정확하게 역치를 측정할 수 있고 판별하는 사람에 따른 개인차를 줄일 수 있다. ASSR분석단계는 변조된 음이 발생하는 동안 EEG sampling되는데 64회 될 때까지 계속적으로 분석되고 각각의 EEG모형에서 변조주파수에 해당되는 EEG의 크기와 phase가 계산된다. 분석하는 동안 전체형태의 vector가 Fig. 4와 같이 나타나는데 만약 EEG sampling이 변조주파수와 동시성을 가지면 “phase locked”된 상태로 한 방향으로 모아지게 되어 ASSR반응이 나타난 것을 의미하고(a), vector가 들리지 않을 정도로 작거나 자극이 없을 때는 vector의 길이가 서로 다르고 여러 방향으로 분포하여 random반응임을 나타낸다(b). 검사중 소음이 일정 기준치 이상이되면 소음 vector(c)의 형태를 보인다(Fig. 4). 이런 plotting은 통계분석에 의한 probability value로 계산되어 나타나는데(Fig. 5), 총 64회 EEG sampling하는 중간에 97% line에 도달하면 p<0.03으로 유의하게 phase locked 된 것이고 64회 될 때까지 도달못하면 phase lock되지 않은 것을 나타낸다. 즉 phase locked 되면 ASSR이 나타나는 확률이 97%이상이란 의미이다.

검사결과 

   경북대학교병원 이비인후과에 내원한 정상 청력자 남녀20명과 유소아 감각신경성난청자 20명(40귀)를 대상으로 ASSR을 측정하여 본 결과 정상청력자인 경우 PTA검사와 매우 높은 상관관계를 보여 주었으며 특히 1000 Hz에서는 높은 상관관계를 보여 주었다(Table 1). PTA와 차는 대부분 20 dB내외의 차이를 보여주었다(Fig. 6). 그러나 개인에 따라 차이가 심하였으며 8000 Hz에서는 재현율이 떨어지는 경우가 많았다.
   유소아 감각신경성난청자를 대상으로 click ABR 검사결과와 비교 하여본 결과 ABR 검사와 매우 높은 상관관계를 보여주었으며(Fig. 7, Table 2) ABR에서는 나타나지 않는 심도의 난청 청력도 형태를 보여주었다(Fig. 8). 또한 난청 정도가 심할수록 측정된 ASSR과 보정된 추정역치와의 간격이 좁아짐을 알 수 있었다,전체적으로 ASSR를 측정하는 시간은 ABR의 경우보다 더 시간이 소요되었다.

임상적 적용

   ASSR은 주파수 특이성을 가지는 청력검사방법으로 매우 유용하므로 특히 유소아나 협조가 되지 않는 성인에서의 정확한 청력역치의 측정과 난청정도의 판정에 많은 도움을 준다. 따라서 유소아의 보청기처방에도 효과적으로 이용할 수 있고 인공와우이식을 필요로하는 경우에 있어서도 정확한 잔존 청력의 측정과 120 dBHL까지도 검사가 가능하므로 수술 전후의 효과판정에 적극 활용될 수 있겠다.

결     론

   청성 안정유발반응(ASSR)은 객관적이고 비침습적으로 특히 유소아에서 주파수특이성을 가지는 청력검사의 종류로서 정확한 청력역치의 판정과 보청기처방 그리고 인공와우이식전검사등에 유용하게 적용할 수 있어 향후 활발히 임상에 응용될 것으로 사료되는 바이다. 


REFERENCES

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