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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 57(9); 2014 > Article
Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 2014;57(9): 584-588.
doi: https://doi.org/10.3342/kjorl-hns.2014.57.9.584
Updates in Noise Induced Hearing Loss.
See Ok Shin
Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Chungbuk National University College of Medicine, Cheongju, Korea. soshin@chungbuk.ac.kr
소음성 난청의 현재
신시옥
충북대학교 의과대학 이비인후과학교실
ABSTRACT
Noise-induced hearing loss could be caused by mechanical destruction of the delicate membranes of the inner ear, hair cells and supporting structures of the organ of Corti, and by intense metabolic activity, which increases free radical formation in the cochlea. When exposure is continuous, injury is a consequence of the total amount of energy to which cochlear tissues are exposed and a hearing conservation program is essential including hearing protection devices. Several therapeutic trials including antioxidant agents have been shown at least partially effective in prevention of hearing loss and hair cell death.
Keywords: Hearing lossNoise-induced

Address for correspondence : See-Ok Shin, MD, PhD, Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Chungbuk National University College of Medicine, 776 1sunhwan-ro, Seowon-gu, Cheongju 361-711, Korea
Tel : +82-43-269-6157, Fax : +82-43-265-6157, E-mail : soshin@chungbuk.ac.kr


소음이란 정보를 담지 않은 원하지 않는 소리로 정의할 수 있으며 강한 소음에 노출된 후 내이 손상에 의하여 난청이 발생한 경우를 소음성 난청(noise induced hearing loss)이라 한다.
일반적으로 장기간에 걸쳐 지속된 소음 노출에 의해 점차 악화되는 난청을 (만성) 소음성 난청이라고 하며, 폭발음이나 충돌음 등 일회성의 강한 소음에 의한 난청을 음향 외상(acoustic trauma)이라고 구별하여 기술한다. 또 직업과 관련하여 반복적 지속적으로 노출된 소음에 의한 경우를 직업성(occupational/industrial) 소음성 난청이라고 하며, 직업과 관련 없이 주위 환경음이나 여가 등 사회 활동에 의한 소음에 의한 경우를 비직업성(non-occupational/non-industrial/socioacusis) 소음성 난청이라고 한다.

소음 강도의 측정

인간의 귀는 모든 주파수에 반응하지 않을 뿐 아니라 가청 주파수 내에서도 같은 물리학적인 강도라도 고주파음이 저주파음에 비하여 더 큰 손상을 주므로, dB SPL(sound pressure level)로 표기된 소음 강도의 단순한 물리학적인 측정치는 인체에 영향을 미치는 소음량의 표시로 유효하지 않다. 따라서 대부분의 소음측정기(sound level meter)는 인체 귀의 민감도를 반영한 필터를 장착하고 있는데 대표적인 것이 A 필터이며 이를 이용하여 측정된 음의 강도를 dBA(A-가중 데시벨)로 표시한다. Fig. 1에서 A 필터의 필터량을 볼 수 있는데 가청 영역에서, 또 고주파로 갈수록 필터량이 적어지는 것을 알 수 있다. 
일반적으로 소음의 강도가 2배가 되면 3 dB이 증가하며 이 정도가 되어야 인체는 음이 커졌다는 것을 인지하게 되고 10 dB이 증가되었을 때 음의 크기를 2배로, 20 dB이 증가되었을 때 4배로 느끼게 된다. 소음에 따른 내이의 손상은 인체가 느끼는 강도에 비례하지 않고, 3 dB이 올라갈수록 2배의 영향을 받게 되며 또한 노출된 시간에 비례한다. 즉 90 dBA, 8시간의 노출량은 93 dBA, 4시간의 노출량과 같다. 이때 3 dB을 교환율(exchanging rate)이라고 하며 보통의 산업 현장에서는 소음이 간헐적이고 휴식시간 등이 있으므로 이 교환율을 5 dB로 계산한다.

소음성 난청의 병리

소음 노출에 의한 와우의 손상 기전은 크게 기계적(mechanical) 손상1)과 대사성(metabolic) 손상2)으로 설명하는데, 기계적 손상의 경우 Reissner막, 기저막 등 와우내막, 내외 유모세포 및 지지세포, 나선신경절과 혈관조(stria vascularis) 등에서의 물리학적인 손상3,4,5,6,7,8)과 내이 혈류의 변화9,10,11,12,13) 등이 나타난다. 유모세포의 손상은 내유모세포보다 외유모세포에서 더 심하게 나타나며, 외유모세포의 열간 감수성의 차이는 연구자 간의 차이가 있다.14) 손상 부위는 소음의 주파수에 관련되나 일반적으로 고주파수에 해당하는 와우의 기저부에서 더 현저하게 나타난다.
최근들어 더욱 주목받고 있는 소음성 난청의 기전이 대사성 손상인데 소음에 의한 대사 활동으로 미토콘드리아에서의 활성산소(reactive oxygen species, ROS)나 활성질소(reactive nitrogen species, RNS) 같은 유리기(free radical)의 과다 생성으로 와우 혈류를 감소시키고 Corti기 세포의 apoptosis나 괴사(necrosis)를 야기한다.15,16,17,18,19) 유리기는 노출 직후에 ROS 중심으로 생성되는 초기 형성기와 7~10일 후 Corti기에서 ROS와 RNS가 최고 농도를 이루는 후기 형성기가 있으며, 영구 난청과 세포의 소실은 이 후기 형성기에 발생한 유리기에 의해 이후 진행되는 세포 사멸 과정을 반영하고 있는 것으로 보인다.20,21)

TTS와 PTS

소음 충격 후 회복 여부에 따라 일시역치변화(temporary threshold shift, TTS)와 영구역치변화(permanent threshold shift, PTS)로 나누어지는데 TTS의 경우 큰 소음 충격 후 난청이 나타나지만 대개 24시간 내에(경우에 따라 2~3주까지) 완전 회복되는 경우이며 보통 노출 소음의 중심 주파수와 1/2 옥타브 높은 주파수 사이에서 난청이 현저한데 특히 3~6 kHz에서 잘 나타나며 4 kHz에서 날카로운 notch의 형태로 나타날 수 있다. 이는 주로 유모세포 부동모(stereocilia)의 경직성 소실 등 가역적인 변화로 설명되지만 구심성 신경 말단의 급성 소실과 와우신경의 지연성 퇴화를 야기할 수 있다고 한다.22) PTS의 경우 소음 노출 후 시간이 지나도 난청이 회복되지 않는 경우이며 병리학적으로는 유모세포 섬모의 융합 또는 소실이 나타나는데 손상의 일차적인 장소는 유모세포와 부동모의 연결부위라고 하며 부동모의 소실은 유모세포의 죽음을 야기한다.23) TTS가 PTS의 전구 증상일 수는 있으나 조직병리학적인 차이를 볼 때 TTS로 PTS의 발생 가능성을 예측할 수 있다는 증거는 없다.24)

소음의 노출기준

내이에 영향을 주는 소음량은 일정 노출 시간의 평균 소음 강도로 표현되는데 시간가중평균노출(time-weighted average, TWA)이라고 한다. 미국 노동부 Occupational Safety and Health Administration(OSHA)의 소음노출 허용기준은 90 dBA-8 hr TWA(OSHA's Permissible Exposure Level)로 표시되는데 이는 8시간 동안 평균 90 dBA의 소음 노출을 의미한다. 여기에서 5 dB의 교환율(exchanging rate)을 적용하여 시간당 허용되는 소음량을 Fig. 2로 표시하였다. 또한 85 dBA-8 hr TWA를 청력보존 프로그램이 필요한 OSHA's Action Level로 규정하고 있다. 그러나 이러한 노출시간-노출량의 상관관계는 내이의 탄성한도(elasticity)를 넘어서면 의미가 없다고 하며 140 dBA를 시간과 관계없이 노출되면 안되는 OSHA's Maximum Impact Level로 정하고 있으나 인체에서 탄성한도는 분명하지 않다. 우리나라는 고용노동부 '화학물질 및 물리적 인자의 노출기준'에서 미 노동부와 동일한 규정을 적용하고 있다. 이에 비하면 미국 질병관리본부(CDC)의 National Institute for Occupational Safety and Health(NIOSH)에서는 85 dBA-8 hr TWA를 권장 노출한도(recommended exposure limit)로 하고 교환율도 3 dB로 정하고 있으며 심지어 80 dBA에서도 5%에서 의미있는 난청이 발생할 수 있다고 하였으며 85 dBA에서는 5
~15%, 90 dBA에서는 5~25%로 추정하였다.

소음성 난청의 특징

American College of Occupational and Environmental Medicine, Noise and Hearing Conservation Committee 에서는 소음성 난청의 특징을 다음과 같이 정의하였다(1989, 2002).
항상 감각신경성 난청이다.
거의 항상 양측성, 대칭성(symmetric)으로 나타난다.
보통 고심도 난청까지는 이르지 않는다(저주파 <40 dB, 고주파 <75 dB).
소음노출이 중단되면 더 이상 진행하지 않는다.
청력역치가 증가할수록 난청의 진행 속도는 떨어진다.
3000, 4000, 또는 6000 Hz에서 notch가 나타나며 8000 Hz에서 회복되는 양상을 보인다: 3~6 kHz에서의 청력 손실이 500 Hz~2 kHz에서 보다 크다.
10~15년의 소음 노출 후 최대 청력 손실을 보인다.
지속음(continuous noise)이 단속음(intermittent noise)에 비하여 더 큰 손상을 초래한다.25,26)
또 소음의 강도가 클수록, 소음 노출시간이 길수록, 고주파음이 저주파음보다 더 심한 난청을 초래한다.27)
이러한 특징들을 잘 보여주는 전형적인 소음성 난청의 순음청력도는 Fig. 3과 같다. 흔히 소음성 난청과 유사한 청력도를 보이는 노화성 난청(age-related hearing loss, presbycusis)과 비교하여 보면 노화성 난청에서는 8 kHz에서 회복되는 소견이 보이지 않고 소음성 난청의 경우 청력역치가 올라갈수록 난청의 진행 정도가 감소하는 반면 노화성 난청의 경우 난청 진행 정도가 가속이 된다.

임상소견

음향외상을 제외하면 보통 소음성 난청은 수년에 걸쳐 서서히 진행하므로 초기에는 이를 인지하기 어렵다. 처음 증상은 소음 환경에서 말소리를 알아듣기 힘든 것이다. 진행할수록 보통 환경에서도 증상이 나타나며 특히 상대적으로 고주파인 여인들이나 아이들의 말소리를 듣는 데 지장을 느낀다. 전화 통화는 상대적으로 용이한데 이는 전화기는 주로 3 kHz 이하의 음을 사용하기 때문이다.
소음성 난청, 특히 직업성 소음성 난청의 경우 보통 4 kHz에서의 선택적인 난청으로 시작하는데 순음청력도상에서 4 kHz notch(C5 dip)의 형태로 나타난다. 진행할수록 notch는 깊어지고 넓어지며, 상당 기간 동안 4 kHz의 notch와 8 kHz에서의 청력은 유지되지만 심한 경우 2~3 kHz에서 시작하는 경사가 가파른 하강형 난청으로 진행된다. 4 kHz notch의 발생 기전은 아직 명확하지 않지만 노출 소음의 주파수에 큰 상관 없이 나타난다는 점에서 외이도의 공명 주파수(2700~3000 Hz)가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 보인다.28) 실제 이 주파수에서 음은 20 dB까지도 증폭이 될 수 있다고 하는데 와우 내에서는 자극음의 1/2 옥타브 높은 주파수 영역에서 최대 변위를 보인다는 'half-octave shift'를 적용하면 4 kHz에 해당하게 된다. 그 외에도 2 kHz 이하의 큰 소리에서는 등골 반사가 나타나 와우를 보호한다거나, 와우 혈관의 분포, 중이의 비선형적인 특성 등도 영향을 준다고 한다.
직업성 소음성 난청의 경우 보통 양측이 대칭적으로 나타나는데 특히 실내 작업장에서의 경우 음향 반사에 의해 양측성으로 나타난다. 일측성 난청의 대표적인 경우가 총기에 의한 것으로 특히 소총의 경우 오른손잡이의 경우 왼쪽 귀에서, 왼손잡이의 경우 오른쪽 귀에서 나타나는데 이는 두부음영 효과(head shadow effect)에 기인한다.

유전적 요인

여자가 남자에 비하여 소음성 난청의 발병률이 낮은 것은 잘 알려져 있고 이는 환경의 차이로 판단되지만, 같은 소음 노출 수준에서도 난청의 발병 정도가 다르다는 점에서 개인적 감수성의 차이가 있는 것으로 보이며 이와 관련하여 유전적인 요인이 연구되고 있다. Ahl(age-related hearing loss gene)으로 명명된 유전적 변이를 가진 생쥐가 소음에도 쉽게 내이 손상을 받는 것이 발견되었는데29,30) 이는 외유모세포의 섬모에 분포하여 tip link를 형성하는 otocadherin이 감소 또는 소실되어 나타나는 것으로, 최근 사람에서도 소음 민감군에서 이와 관련된 CDH23의 유전적 변이가 발견되었다.31) 현재 소음성 난청과 관련하여 연구되고 있는 유전자는 potassium 이온 채널과 연관된 KCNQ4과 KCNE1, 산화(oxidative) 스트레스와 관련된 catalase(CAT), 그 외 protocadherin 15(PCDH15), myosin 14(MYH14) 등이 있다.32)



직업과 관련한 장기적 소음 노출에 의한 소음성 난청의 경우 치료가 불가능하므로 예방이 더욱 중요하다. 작업 환경에서 소음의 크기를 조절하고 소음환경에서는 청력 보호장구를 사용하며, 정기적인 청력검사와 함께 소음성 난청에 관한 교육과 상담이 필수적이다. OSHA에서는 정기 검사에서 2, 3, 4 kHz에서의 순음평균이 10 dB 이상의 변화가 있으면 증상이 없어도 소음성 난청의 초기 지표로 규정하고 있다.
청력 보호장구는 귀마개형(earplug)과 귀덮개형(earmuff)이 있는데 일반적으로 소음차단 효과는 비슷하나 귀마개형은 fitting이 안되었을 경우 효과가 현저히 떨어지는 단점이 있다. 그리고 두 장비 모두 고주파수에 비하여 저주파수음의 차단효과가 떨어지는데 500 Hz 이하에서는 20 dB 정도, 2 kHz 이상에서는 30~35 dB 정도의 차단 효과를 보이며 저주파수에서는 귀마개형이, 고주파수에서는 귀덮개형이 보다 나은 효과를 나타낸다. 또한 100~105 dBA 이상의 소음 환경에서는 귀마개와 귀덮개형 모두를 착용하는 이중 보호가 필요하다(1998 NIOSH Revised Criteria for Occupational Noise Exposure). 이중 착용시 35~45 dB 정도의 차단 효과를 기대할 수 있으나 골도를 통한 소리의 전달은 막을 수 없으므로 청력 보호장구의 소음 차단의 정도는 골도 한계(주파수에 따라 차이가 있으나 대략 50 dB) 이상이 될 수는 없다.33) 소음 차단 능력은 미국에서는 noise reduction rating(NRR), 유럽에서는 single number rating(SNR)으로 표시된 dB만큼의 차단이 가능함을 나타내지만, 이들은 dBA가 아니라 dBC(C-가중 데시벨)의 단위로 측정된 것이므로 표시차단수치에서 7을 빼주는 방식으로 보정하며, NIOSH에서는 실제 현장 상황을 고려하여 이 수치에서 다시 귀덮개형의 경우 25%, 귀마개형의 경우 50~70%를 뺄 것을 권장하고 있으며 브라질이나 호주 등에서는 이를 반영한 NRR(subject fit, SF)로 표시하고 있다. 또한 주파수 별로 차단수치를 표시한 high/middle/low rating으로 표시한 경우도 있다.

약물치료

현재까지 소음성 난청에 대한 약물치료는 확립되어 있지 않다. 장기간에 걸친 소음 노출에 의한 경우 비가역적인 손상이 진행되므로 약물치료의 적용이 어렵고 예방이 최선이다. 따라서 약물치료의 시도는 대부분 단기간의 소음 충격 전후의 경우를 대상으로 연구되고 있다.
약물치료는 소음 노출 후 나타나는 ROS나 RNS 같은 유리기 형성의 방지, 와우 혈류의 유지, 칼슘 채널의 회복, caspase나 JNK 등 apoptosis로 이르는 pathway 차단 등의 목적으로 항산화제(antioxidant agents), 혈관확장제(vasodilators), NTFs, steroids, calcineurin inhibitors, caspase inhibitors, JNK inhibitors 등이 연구되고 있다.
지금까지 임상적으로 널리 사용된 약물은 스테로이드(glucocorticoids) 제제인데 내이에도 스테로이드 수용체가 존재하고 소음 충격에 대한 auditory sensitivity를 조절하며34) 항산화효소의 활동 증진, 내이 혈류의 증가, 항염증, 항 apoptosis 등의 기전으로 내이를 보호하는 효과를 기대한다.35,36) 경구 투여 외 고실내 주입의 방법도 시도되고 있다.37)
ROS나 RNS 같은 유리기에 의한 내이 손상이론이 주목되면서 항산화제에 대한 연구가 활발하다. Yamashita 등38)은 소음 충격 후 ROS scavenger로서 salicylate를, RNS scavenger로서 vitamin E를 함께 사용한 동물 실험에서 노출 후 3일 이내에서는 빨리 투여를 시작할수록 청력 보존과 세포 생존 효과가 좋았으며 5일 후에 투여를 시작한 군은 효과가 없었다고 하여 첫 3일을 'window of opportunity'로 표현하였다. 또 이들 약물이 ROS와 RNS의 후기 형성도 차단하는 것을 관찰하였다. Salicylate, vitamin E 뿐 아니라 N-acetylcyteine, magnesium, ebselen, D-methionine, sodium thiosulfate 등의 다양한 항산화제들이 연구되고 있고 긍정적인 결과들이 발표되고 있다.39,40,41,42)
또한 소음성 난청을 포함한 감각신경성 난청의 치료로 유전자 치료 또는 줄기세포 치료도 시도되고 있다.43)


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