| Sound Localization in Subjects with a Unilateral Hearing Loss according to Hearing Loss. |
| Hyoung Seok Ham, Sang Yoon Song, Moo Suh Park |
| Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, College of Medicine, Hallym University, Seoul, Korea |
| 청력손실 정도에 따른 일측성 난청환자의 음 방향 판별력 |
| 함형석 · 송상윤 · 박문서 |
| 한림대학교 의과대학 이비인후-두경부외과학교실 |
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| 주제어:
일측성 난청 환자ㆍ음 방향 판별력. |
| ABSTRACT |
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Sound localization in subjects with normal hearing is done by recognition of interaural difference of time, intensity and phase of sound source.
Individuals with unilateral hearing losses, deprived of the binaural cues, are expected to have difficulty in localizing sound. The purpose of the research is to investigate the sound localizing ability in subjects with unilateral hearing losses to localize sound in horizontal plane by comparing with normal control group, and to know the effects of age, gender, stimulus type and hearing level.
MATERIALS: Two groups of subjects participated in this study. The first group consisted of 60 normal hearing adults, in each age groups of 10 subjects, ranging from teens to sixties. The second group consisted of 50 subjects with unilateral hearing losses.
METHODS: Sound localization ability was assessed by means of an array of eight loudspeakers positioned at the azimuth of 45 degrees each in the horizontal plane at a distance of 100 cm from the subject. The stimuli consisted of speech noise, narrow band noise centered at 500 Hz and 4000 Hz, pure tone of 500 Hz and 4000 Hz at the level of 45 dB HL for 5 seconds.
RESULTS:
1) Speech noise was the most easily detected stimulus (p<0.001). 2) The age and gender did not affect significantly to the ability to localize sound (p>0.05). 3) The localization errors for speech noise increased significantly as hearing threshold increased in patients with unilateral hearing losses (p<0.001).
CONCLUSION:
The results suggest that speech noise is the most easily detected stimulus in directional discrimination test and that the ability of sound localization is degraded as hearing threshold is increased for patients with unilateral hearing losses. |
| Keywords:
Unilateral hearing lossㆍSound localization |
서론
소리 방향의 감지는 음원으로부터 양측 귀에 소리가 도달하는 시간, 강도 및 위상들의 차이를 인식함으로서 이루어진다.1) 그러나 청력의 손실이 있을 때는 이러한 방향감지 기능에 혼란이 오게 되는데 일측성 난청이 있는 사람의 경우 방향감지 능력이 정상인에 비하여 저하되고, 이렇게 저하된 방향감지능력은 언어 이해능력을 떨어뜨릴 뿐 아니라 사회생활에 있어 우발적 사고의 위험성을 증가시킬 수 있다. 이러한 소리 방향의 감지는 해부학적으로는 두개골, 이개 및 외이도 등의 소리 전달 통로상의 변수에도 달려있지만 청력손실의 역치에 의해서도 영향을 받을 것으로 생각된다. 따라서 청력재활의 효과를 평가하는 중요한 도구로서 이러한 방향 판별 검사(directional discrimination test)는 큰 의의가 있다 하겠으나 국내에서는 음 방향 판별에 대한 검사나 연구가 거의 전무한 상태이다.
본 연구는 일측성 난청으로 인하여 양측의 청각 기능이 평형을 이루지 못하는 환자들에서 방향판별검사를 이용하여 8개 방위로부터 음의 방향성을 검색하여 정상청력을 가진 사람과 비교함으로써 연령, 성별, 청력 역치, 자극음의 종류 등에 따른 방향의 인지 정도를 알아보는 것을 목적으로 하였다.
대상 및 방법
대상
1997년 1월 1일부터 1998년 7월 31일까지 한림대학교 의과대학 한강성심병원 이비인후과를 방문한 일측성 난청환자 50명을 대상으로 하였고, 대조군으로 양측 모두 정상청력을 가진 10대에서 60대까지 각각 10명씩 총 60명을 검사하였다. 피검자들은 모두 이개에 질환이 없고 정상모양을 가진 사람을 대상으로 대조군과 일측성 난청환자의 건측은 이질환에 이환된 적이 없는 경우로 제한하였다. 정상청력의 정의는 표준 순음 청력 검사상 250 Hz에서 20 dB HL(hea-ring level)이내, 500 Hz에서 8000 Hz사이의 청력역치가 15 dB HL이내이고, 어음 명료도치가 100%이며 임피던스 오디오메트리상 정상 tympanogram을 나타내는 경우로 하였다. 일측성 난청의 정의는 일측이 정상청력이고 환측의 청력은 500 Hz에서 8000 Hz사이의 청력역치가 30 dB HL이상인 경우로 하였다.
연구장비
표준순음청력검사와 어음 명료도 검사는 GSI 10(Grason-Stadler Co.)으로 검사하였고, 임피던스 청력검사는 GSI 33(Grason-Stadler Co.)으로 측정하였다. 정상 청력을 가진 사람과 난청환자 모두 소리의 반향이 적은 275×275×200 cm(가로, 세로, 높이) 크기의 방음실에서 실험하였고, 각각 45도의 각도를 이루도록 전방위로 8개의 loudspeaker를 설치하였으며, 외이도와 loudspeaker가 한평면이 되도록 하여 청력검사기(Internal Acoustic사의 Directional Hearing Evaluator DHA8)에 연결시켰다.
연구설계 및 분석
환자와 각 확성기(loudspeaker)와의 거리는 100 cm로 하였다. 반응방법은 고개나 몸을 움직이지 않고 소리가 났다고 생각되는 방향의 확성기 번호를 호명하도록 주지시켰다(Fig. 1). 8개의 확성기중에서 무작위 순서로 45 dB HL의 자극음을 5초간 주어 그 결과를 미리 준비한 directional discrimination protocol(Fig. 2)에 기입하였다. Protocol은 가로, 세로 각 8칸씩 총 64칸으로 구성되어있으며, 가로축은 자극음을 준 확성기의 번호를, 세로축은 피검자가 소리가 났다고 생각하는 확성기의 번호를 의미한다.
자극음은 정상대조군의 경우 speech noise, 500 Hz centered narrow band noise, 4000 Hz centered narrow band noise, 500 Hz pure tone, 4000 Hz pure tone의 5가지를 사용하였고 일측성 난청 환자군의 경우 speech noise, 500 Hz centered narrow band noise, 500 Hz pure tone의 3가지를 사용하였다.
예상영역에서 좌우로 45도의 방위차이가 있을 때 1점을 가산하고, 90도 차이가 있을 때 2점, 135도 차이가 있을 때 3점, 180도 차이가 있을 때 4점을 가산하여 얻은 값의 합이 최소 0점에서 최대 32점까지인 점수제(Fig. 2)를 도입하여 방향성 판별의 지표로 삼았다.
통계처리는 student t-test와 분산분석(ANOVA, analysis of variance)을 사용하였고, 분산분석중 다중비교는 Tukey방법을 사용하였으며, 청력 역치와 각 자극음간의 관계는 상관분석(correlation analysis)을 이용하여 상관계수(coefficient of correlation, r)와 결정계수(coefficient of determination, R2)를 통하여 알아보았다.
결과
정상대조군에서의 방향판별검사
자극음별
각각의 자극음에 대하여 음방향 판별검사의 오차에 대한 점수의 평균과 표준편차를 구한 결과, 자극음 종류별로 음방향 판별검사 점수가 높은 순서는 4000 Hz pure tone, 500 Hz pure tone, 4000 Hz centered narrow band noise, 500 Hz centered narrow band noise, speech noise의 순이였다. 또한 speech noise에 대하여 각각의 자극음을 student t-test로 비교를 한 결과, 통계적으로 유의하게 speech noise가 다른 자극음에 비해 음방향 판별 점수가 낮았다(p<0.001). 각각의 주파수대에서 narrow band noise와 pure tone을 student t-test로 비교한 결과 pure tone보다는 narrow band noise가 통계적으로 유의하게 오차에 대한 점수가 낮았다(p<0.05 at 500 Hz, p<0.001 at 4000 Hz, Table 1).
성별
정상대조군 총 60명중 남자는 23명(38%)이고, 여자는 37명(62%)이었는데, 두 집단간에서 각각의 자극음에 대해 평균과 표준편차를 산출하고 student t-test를 시행하였을 때 모든 자극음에 대한 통계적인 유의성은 없었다(p>0.05, Table 1).
연령별
자극음에 대한 연령별로 평균과 표준편차를 구한 결과 speech noise의 경우 20대가 가장 낮은 점수를 나타내었고, 30대, 50대, 40대, 60대, 10대의 순이었다. 또한 Tukey방법을 사용하여 각 자극음에 대한 연령별 결과를 다중비교 한 결과 통계적 의미가 없는 것으로 판명되었다(p>0.05, Table 2).
일측성 난청환자군에서의 방향판별검사
일측성 난청환자 50명은 남자 25명(50%), 여자 25명(50%)이었으며, 15세부터 64세까지 10대 5명, 20대 12명, 30대 12명, 40대 4명, 50대 14명, 60대 3명이었고 평균연령 38세이었다. 난청의 원인은 만성중이염이 17명(34%)으로 가장 많았고, 원인 불명의 감각신경성 난청이 14명(28%), 돌발성 난청 11명(22%)순이었다(Table 3). 환측의 청력 역치를 1964년 제정된 ISO(International Standards Organization)기준으로 5개 군으로 나누어 정상대조군을 포함하여 표준 순음 청력 검사에 의한 청력 역치에 따른 각각의 자극음에 대한 방향판별검사의 오차에 대한 점수를 비교한 결과 청력역치에 따라 나뉘어진 각 군이 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.001, Table 4). 또한 청력 역치와 각 자극음별 음 방향 판별의 오차에 대한 점수간의 상관계수(r)는 speech noise의 경우 0.754(p＝0.0001, Fig. 3), 500 Hz centered narrow band noise의 경우 0.545(p＝0.0001, Fig. 4), 500 Hz pure tone의 경우 0.304(p<0.05, Fig. 5)였으며, 청력 역치가 증가함에 따라 방향판별검사의 점수가 증가하였다.
고찰
소리의 방향감지는 포유류에 있어서 적이나 동료, 사냥감의 위치를 파악하고 주변의 환경을 감시하는 데 매우 필수적인 청각의 기능이다. 소리의 방향감지의 기전이나 여러 요인들을 파악하기 위한 연구들이 18세기 후반부터 이루어져 왔다.1) 소리 방향의 감지는 음원으로부터 양측 귀에 소리가 도달하는 시간의 차와 강도, 위상들의 차이를 인식함으로서 이루어진다는 것이 밝혀졌으며, 이러한 차이는 주로 두개골, 이개 및 외이도 등에 소리가 도달할 때 발생하는 것이다. 양측의 청력이 정상인 사람에 비하여 한쪽의 청력이 저하된 사람에게서 소리의 방향 판별력이 저하된다는 것은 Nordlund2)나 Humes 등3)에 의하여 보고 되었다. 본 연구 에서도 환측의 청력 역치를 1964 ISO기준에 따라 5개 군으로 나누고 정상대조군을 포함하여 청력 역치에 방향판별검사를 비교한 결과, 청력 역치에 따라 나뉘어진 각 군이 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.001). 청력 역치와 자극음과의 상관계수는 speech noise, 500 Hz centered narrow band noise, 500 Hz pure tone의 순으로 높은 결과를 보였으며 청력 역치의 증가에 비례하여 방향 판별검사의 점수가 증가함을 알 수 있었다.
소리의 방향판별 능력을 검사하는 방법은 사용하는 기계의 종류에 따라 차이가 있다. 수직이나 수평방향으로 움직이는 스피커로 음자극을 주고 방향을 인지하는 스피커의 최소 각도(MAA, minimum audible angle)를 측정하는 방법, 헤드폰으로 양측의 귀에 시간이나 강도를 다르게 주어서 양측의 차이를 최소로 인식할 수 있는 지점(JND, just noticeable difference)으로 측정하는 방법,1)4) 그리고 둥근 반구를 따라 움직이는 스피커의 위치를 지적하는 방법5)이나 둥근 반구에 고정된 스피커가 십자가 모양으로 교차되어 배열되어 있어 음자극에 대한 스피커의 위치를 호명하여 오차를 구하는 방법6)이 있고, 외이도와 수평면으로 고정된 스피커에서 자극을 주고 역시 음자극에 대한 스피커의 위치를 호명하거나 좌우, 전후 방향을 알아 맞추어 오차를 구하는 방법3)7)8) 등이 있다. 본 연구의 경우에는 검사자와 스피커와의 거리를 100 cm로 하고 8개의 스피커를 각각 45도 각도로 배열하여 소리가 발생하였다고 생각되는 스피커의 번호를 맞추도록 하였다. 이러한 방법은 둥근 반구를 따라 움직이는 스피커의 위치를 지적하는 방법이나 둥근 반구에 고정된 스피커가 십자가 모양으로 교차되어 배열되어 있어 음자극에 대한 스피커의 위치를 호명하여 오차를 구하는 방법에 비해 정확도가 떨어지거나 수직면에 대한 검사를 할 수 없다는 단점이 있다.
음 방향 판별검사를 시행하여 얻은 결과를 분석하는 방법중 MMA나 JND 등의 비교적 정확한 오차값을 얻을 수 있는 경우1)4)에는 자료분석이 비교적 간단하지만 고정된 스피커를 사용하여 시행하는 검사들3)7)8)은 정확성이 약간 떨어지고 자료의 처리가 힘들다는 단점이 있다. 예를 들면 본 연구에서처럼 45도마다 스피커를 배열해 놓고 음 방향 판별검사를 시행하여 얻은 값이 45도의 오차를 보인 경우 오차의 범위는 45。±22.5。가 된다. 또한 개체간의 비교를 위하여 검사를 개인마다 각각 8회 시행한 자료값의 평균을 통계 처리할 때에 어려움이 있었다. 이러한 음 방향 판별검사의 자료값 처리의 불편함을 단순화시키기 위해 본 연구에서는 45도의 오차마다 1점씩을 가산하는 점수제를 처음으로 도입하였다. 이러한 점수제는 자료값의 왜곡 없이 오차의 각도 값을 실제로 구하는 것보다 비교적 쉽게 비교할 수 있으며 아울러 통계처리도 간편하게 구할 수 있는 장점이 있다. 하지만 이러한 점수제를 도입하여 다른 연구와의 자료값을 비교할 때는 주의해야 하는데, 그 이유는 시행하는 연구의 스피커의 갯수와 배열이 다른 경우 최대 점수 값이 달라지기 때문에 실제 각도로의 환산이 필요하다. 본 연구의 경우 검사를 통하여 얻은 값에 45도를 곱하면 실제 오차각도를 구할 수 있어 다른 검사의 결과와 비교를 할 수 있게 된다. 이러한 점수제를 활용하면 음 방향 판별검사의 자료처리에 많은 도움을 얻을 수 있다고 생각한다.
자극음의 강도와 주는 기간은 저자에 따라 다소 차이가 있다. Giguere 등8)은 70 dB SPL의 강도로 5초간 주었고, Newton9)은 65dB SPL의 강도로 5초간 자극을 주었으며, Abel 등7)10)은 80 dB SPL의 강도로 3초간 자극하였다. Giguere 등8)은 자극음이 생성되고 소멸되는 시간(rise/decay time)이 0.05초에서 2초이내이므로 2초를 넘으면 검사 결과에 영향을 미치지 않는다고 하였다. 실제로 본 연구에서는 회화영역에서 65 dB SPL의 강도와 대등한 45 dB HL의 강도로 5초간 자극을 하였다. 성별에 따른 방향판별력 검사의 차이는 없었다. 또한 연령에 따라서 10대에서 60대까지 각각 10명씩 검사를 한 결과 각 연령별로 통계적인 의의가 없는 것으로 판명되어 Nordlund2)나 Nilsson 등11)의 결과와 일치하였다. 그러나 Humes 등3)은 22세에서 30세사이의 어른 군과 6세에서 12세 사이의 아이들군 사이의 검사 결과가 차이가 있다고 하였다. 본 연구의 정상대조군은 14세가 가장 어린 나이이므로 Humes 등과의 비교는 힘들다고 생각된다. 본 연구의 일측성 난청자군중에서 15세가 가장 어렸으므로 연령에 대한 요인 인자를 제외하고 생각할 수 있었다.
Newton9)은 검사하는 자극음에 따라 검사의 결과가 차이가 있음을 보여주었는 데, 본 연구에서도 5가지 자극음 중에서 통계적으로 유의하게 speech noise가 다른 자극음에 비해 오차가 적었고(p<0.001), speech noise, 500 Hz centered narrow band noise, 4000 Hz centered narrow band noise, 500 Hz pure tone, 4000 Hz pure tone순으로 낮은 오차를 나타냈다. 또한 일측성 난청환자군에서 자극음과의 상관계수가 speech noise, 500 Hz centered narrow band noise, 500 Hz pure tone의 순으로 높게 나왔다. 따라서 소리의 방향을 판별하는 검사에 순음보다는 복합음을 사용하는 것이 더 적합하다고 생각되는 데, 이는 순음보다 여러 소리가 복합된 소리가 자연에서 발생하는 소리와 더 비슷하기 때문으로 여겨진다.9) 그리고 500 Hz에서 4000 Hz보다 더 적은 오차를 나타내는 것은 저음에서 우세한 양이간 도달시간차(interaural time difference)와 양이간 도달위상차(interaural phase difference)가 고음역에서 우세한 양이간 도달 강도차(interaural intensity difference)보다 음 방향 판별력을 결정하는 데는 더 중요한 요인이기 때문으로 생각된다. 이러한 음방향 판별검사의 임상적인 적용을 위해서는 가장 신뢰성이 높은 음자극의 종류를 찾아내는 것이 중요한 일이며, 앞으로 음자극을 음역별로 다양화하여 모든 음역에 대한 실험을 하는 일도 필요하리라 사료된다.
소리의 방향 판별력에 영향을 미치는 요인은 여러가지이나, 그 중 이개가 매우 중요한 역할을 수행하며 주로 4000 Hz주변의 방향판별에 영향을 미친다는 것이 이미 여러 연구에 의해 입증되었다.5)8)10)12) 본 연구에서는 이개의 영향을 같은 조건에서 실험하기 위하여 모든 피검자는 이개에 질환이 없고 정상모양을 가진 사람으로 제한하였다. 이러한 조건하에서 일측성 난청환자군의 경우 고음역보다는 저음역을 중심으로 여러 자극음에 대한 반응을 검사하였다.
본 연구에서 소리의 방향을 감지하는 능력은 나이나 성별에 의하여 영향받지 않는다는 것이 밝혀졌고, 앞으로 청력손실에 이환된 기간과의 연관성을 살피는 것도 필요할 것이라 생각된다. 또한 이러한 소리 방향판별 능력과 청력손실에 이환된 기간과의 관계는 청력손실에 이환된 그 기간 자체보다는 난청환자의 청력손실이 생긴 시기가 중요하다는 의견이 지배적이다.9) 그 이유는 선천적이나 아주 어린 나이에 일측성 난청이 생긴 환자의 경우 양측을 사용하여 소리의 방향을 감지하는 능력을 발달시킨 후에 발생한 일측성 난청 환자보다 음 방향 판별력이 뛰어나기 때문이다.9) 본 연구에서도 청력의 손실에 비해 비교적 정확한 소리의 방향 판별능력을 보인 환자의 경우는 아주 어린 나이에 청력손실이 생긴 경우가 대부분이었다.
결론
양측 귀 모두 정상 청력을 가진 10대에서 60대까지 각 10명씩 총 60명의 정상 대조군과 일측성 난청환자 50명을 대상으로 여러 자극음을 사용하여 음 방향 판별검사를 실시하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 정상 대조군에 대한 성별, 연령별 차이는 없었다(p>0.05).2) 정상 대조군의 자극음별 방향판별력은 speech noise, speech noise, 500 Hz centered narrow band noise, 4000 Hz centered nar-row band noise, 500 Hz pure tone, 4000 Hz pure tone순으로 높았다(p<0.001).3) 일측성 난청환자의 경우 환측의 청력 역치를 1964 ISO기준으로 5개 군으로 나누어 정상대조군을 포함하여 청력 역치에 따른 각각의 자극음에 대한 방향판별검사의 점수를 비교한 결과 청력 역치에 따라 나뉘어진 각 군이 통계적으로 유의한 차이가 있었고(p<0.001), 청력 역치와 각 자극음간 음방향 판별력의 오차와의 상관계수는 speech noise의 경우 0.754(p＝0.0001), 500 Hz centered narrow band noise의 경우 0.545(p＝0.0001), 500 Hz pure tone의 경우 0.304(p<0.05)였으며, 청력 역치의 증가에 비례하여 방향 판별검사의 오차가 증가하였다.
따라서 음 방향 판별검사시 사용하는 자극음은 speech noise가 가장 적합하며 일측성 난청환자의 경우 청각역치의 증가와 비례하여 음 방향 판별력이 저하되므로, 난청환자의 평가나 청력재활의 효과를 평가하는 도구로서 음 방향 판별검사가 유용하게 사용되어질 수 있다고 사료된다.
REFERENCES
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