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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1999;42(7): 820-823. |
| The Variation in Otoacoustic Emission Data according to the Different Location of Probe. |
| Bong Ik Jang, Jae Wook Lee, Sang Ryul Kim, Myung Gu Kang, Lee Suk Kim |
| Department of Otolaryngology and Head and Neck Surgery, College of Medicine, Dong-A University, Pusan, Korea. klsolkor@chollian.net |
| Probe 위치 변화에 따른 이음향방사의 변화 |
| 장봉익 · 이재욱 · 김상렬 · 강명구 · 김리석 |
| 동아대학교 의과대학 이비인후과학교실 |
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| 주제어:
이음향방사ㆍEar probeㆍ외이도 부피. |
| ABSTRACT |
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Microphones designed to measure otoacoustic emissions (OAEs) from the human ear canal typically sample the sound field in the canal some 15-20 mm away from the tympanic membrane. Discrepancies inevitably arise at high frequencies between the sound pressure at the tympanic membrane and at the entrance to the emission probe from sound reflected by the tympanic membrane due to incomplete absorption. A previous work on the ear canal acoustics suggests the emission probe underestimate the sound pressure level of the stimulus at the tympanic membrane by as much as 15-20 dB for the stimulus frequencies near 5-7 KHz.
Materials and Method
: This study checked the variation of transiently evoked otoacoustic emissions (TEOAEs) and distorsion product otoacoustic emissions (DPOAEs) for the situations of probe which were controlled by ear canal volume.
RESULTS:
All mean values on TEOAEs (stimulus level, echo response, reproducibility) significantly increased (p 0.05) as the ear canal volume decreased. The mean amplitude of DPOAEs significantly increased at 1.6, 2, 25, 3.2, 4 (F2 frequency) and the variation of the mean noise level was statistically significant at 1, 2, 4 KHz (F2 frequency). The mean signal to noise ratio on DPOAEs significantly increased at 1, 2, 3.2, 4, 6.3 KHz (F2 frequency).
CONCLUSION:
These results suggest that the reliability of measurements of otoacoustic emissions should be improved when the probe is located nearer to the tympanic membrane. |
| Keywords:
OAEㆍEar probeㆍEar canal volume |
서론
이음향방사의 소리 수준(sound level)은 단순히 생리학적인 성질만을 반영하는 것이 아니라 와우내의 추진력(driving force), 중이의 전도성, 외이도의 밀폐된 공기의 부피와 음향학적인 성질에 따른다. 만약 와우는 같은 조건이지만 probe fitting, 외이도 부피, 중이의 성질이 변한다면 이음향방사의 강도는 변할 것이다. 여기서 적절한 외이도의 밀폐와 probe의 위치는 이음향방사의 측정에서 환경소음을 차단하고 고막을 밀착(compress)하여 효과적으로 고막을 진동 할 수 있게 한다.1)
외부의 소리자극이 고막을 통해 중이강을 자극할 수 있는 sound-pressure level은 20 μPa로 알려져 있으나 이 값은 고막에서 수 mm 내에서 probe가 위치했을 때 측정되어진 것으로, 실제로 임상적으로 사용되는 이음향방사 probe는 고막으로부터 약 15∼20 mm 정도에 위치하게 되는데, 이음향방사 probe에서 발생한 고음역 자극음의 일부는 고막에 의해 반사가 일어나게 된다.2) 그리고 고막과 probe에서 측정된 자극음 강도의 비(rate)는 probe가 고막에 가까울수록 증가하게 되며, 자극음의 저음역에 비해 5∼7 KHz에서 15∼20 dB까지 고막 자극음의 감소가 있었고, probe의 위치가 고막에 가까울수록 고막을 통한 고음역 자극음의 반사가 감소되었다.3)
본 연구는 ILO 92 system에서 probe 위치에 따른 이음향방사의 변화를 관찰하고, 향후 임상적인 이음향방사의 측정시 올바른 probe fitting에 대한 기초 자료를 마련하고자 한다.
대상 및 방법
연구 대상
20∼30대 성인으로 남자 8명 15귀, 여자 8명 15귀를 대상으로 하였다. 모든 대상자는 순음청력검사의 전 주파수 영역에서 20 dB HL(hearing level) 이하였으며, 이경검사 및 tympanometry에서 정상소견을 보였고 중이질환의 기왕력이 없었다.
검사 장비
이음향방사의 측정은 ILO 92 system을 이용하였고, ear probe는 foam ear plug을 이용해 외이도를 밀폐시켰다. Ear probe에는 소형 이어폰(Knowles BP 1712)과 마이크로폰(Knowles EA 1843)이 내장되어 있으며 마이크로폰에는 증폭기와 평균 가산 컴퓨터가 연결되어 있다. 모든 검사는 무음향 방음실(IAC 1202-A)에서 시행하였고, Ty-mpanometry는 GSI 33 middle ear analyser를 사용하였다.
자극음
자극음은 IBM PC에서 생성되는데, 일과성유발이음향방사(transiently evoked otoacoustic emissions, TEO-AEs)의 자극음은 0∼6 KHz의 주파수 범위를 지니며 음지속시간(click duration)은 80 μs, click 음 사이의 잠복기는 20 ms이고 평균가산은 Kemp4)와 같이 260회로 설정하였다. 변조이음향방사(distorsion product otoacoustic emissions, DPOAEs)에서 자극음의 강도는 L1＝65 dB SPL, L 2＝50 dB SPL, 두 주파수 비율은 1.22로 일정하게 유지시켰고(F2/F1＝1.22, F1〈 F2), 평균가산은 4회로 설정했다.4)5) 옥타브(octave)당 분석점의 수는 3개로 하였다.
검사 방법
피검자는 방음실 내에 편안한 자세로 앉게 한 후 외이도에 probe를 fitting 시키는 이외의 다른 조작은 필요하지 않으나 피검자의 아주 작은 코골음이나 침 삼키는 소리 등도 방사음의 측정에 큰 영향을 미치므로 피검자는 각성 상태에서 조용히 앉아서 움직이지 않도록 하였다. Ear probe는 외이도에 밀착하면서 가능한 외이도와 평행이 되게 삽입하였다. 피검자가 ear probe에 의해 통증을 유발하지 않으면서, 적절하게 probe가 fitting된 상태에서 측정되어진 변조음 이음향방사의 외이도 부피값을 기준으로 하여(situation 1：S1), 이때의 부피값에서 10%(situation 2：S2), 20%(situation 3：S3)씩 외이도 부피가 감소하도록 각각 ear probe를 깊게 삽입하였다. Probe을 깊게 삽입 할 때마다 변조음 이음향방사에서 측정되어진 외이도 부피값을 이용하여 부피값의 감소를 알 수 있었고 각각의 ear probe가 적절히 fitting 되었는지 알기 위해 probe에 내장된 두개의 소형 ear speaker(Knowles BP1712)로 broad band click음을 준 후 fast Fourier transform(FFT)을 이용한 주파수 분석 결과, 모든 주파수 영역에서 고른음이 나타나게 조절하였다. 대상자중 25귀에서 ear probe가 외이도 부피값이 20% 이상 감소하도록 삽입했을 때 통증을 호소하였다.
자료분석
외이도 기준 부피값(S1)에서, 그리고 외이도 부피가 10%와 20% 감소되는 probe 위치(S2, S3)에서 각각 일과성유발이음향방사와 변조이음향방사를 측정하여 비교 분석하였다.
분석은 일과성유발이음향방사에서의 stimulus level, wave reproducibility, echo response을 비교하고, 변조이음향방사에서는 주파수별 amplitude, noise, 신호대잡음비(S/N ratio)의 변화를 각각 비교하였다(SAS/PC：repeated measure ANOVA). 변조음 이음향방사에서 평균배경 소음강도는 ＋2 표준편차로 정의하였고 신호대잡음비는 이음향방사 강도에서 배경 소음강도를 뺀 것으로 규정하였다.
결과
일과성유발이음향방사의 변화
일과성유발이음향방사의 판정 기준은 1991년 5월 미국 Kansas City에서 개최된 국제 이음향 방사심포지움에서 echo response 8 dB, reproducibility 50%로 권장하고 있다. 본 연구에서는 외이도 부피값을 10% 및 20% 감소시켰을 때 평균 stimulus level은 76.2 dB SPL에서 77.1 dB SPL 및 78.9 dB SPL(0 dB Test gain, 82 dB peak SPL)로 증가되었고 평균 echo response는 6.96 dB에서 7.58, 및 8.08 dB로, reproducibility는 81%에서 84% 및 87%로 상기 기준(S1)에 비해 각각 높게 나타났다(Table 1). 일과성유발이음향방사에서 stimulus level, echo response 및 wave reproducibility는 기준값(S1) 에 비해 probe을 깊게 삽입하여 외이도 부피값이 감소할수록, 각각 p-value는 0.001, 0.002 및 0.001로 통계학적으로 유의한 증가가 있었다.
변조이음향방사의 변화
본 연구에서는 변조이음향방사의 Mean DPOAE-amplitude frequency function 상에서 최소치를 보이는 주파수는 평균 약 2.5 KHz이며, 양분된 최대치의 주파수는 평균 약 1.6 KHz와 5 KHz에서 관찰되었다. Probe를 깊게 삽입할수록 변조유발이음향방사 강도는 1 KHz와 1.3 KHz의 저음역과 5 KHz와 6.3 KHz의 고음역에서는 통계학적인 의의가 없었으나(p〉0.05), 나머지 주파수에서는 통계학적으로 유의한 증가가 있었다(p〈 0.05). 평균배경 소음강도의 변화에서는 1 KHz, 2 KHz 및 4 KHz에서만 유의한 통계학적 감소가 있었지만(p〈0.05), 나머지 대부분의 주파수에서는 통계학적으로 유의한 차이가 없었다(p 〉0.05)(Table 2). 신호대잡음비의 변화에서는 1 KHz, 2 KHz, 3.1 KHz, 4 KHz, 6.3 KHz에서 통계학적으로 유의하게 증가하였다(p〈 0.05)(Table 3).
고찰
이음향방사는 와우의 특성에 의한 반음향으로 외유모세포의 능동적 기능에 의해 발생되고 이소골, 고막을 거쳐 외이도로 전파된다. 이음향방사 검사는 비침습적이며, 조작이 간편하고 검사시간이 짧으며, 결과가 비교적 안정되고 재현성이 좋으며, 와우기능에 대한 임상적 유용성을 가지고 있다. 일과성유발이음향방사는 조작이 간편하고 검사시간도 짧고, 유소아에 진정제 투여가 필요 없으며 감지 역치가 순음역치 보다 낮아서 고위험군 유소아의 선별검사에 이상적이다. 그러나 click 자극음이 wide band signal로 전 와우를 동시에 자극함으로 주파수 특이적인 정보를 가지지는 못하고, 1∼2 KHz에서 일과성유발이음향방사의 가장 높은 peak을 나타내지만 그 정확한 원인을 알 수가 없다.6)
변조이음향방사는 서로 다른 두 개의 주파수의 자극음 주파수 F1, F2(F2 F1)를 동시에 주었을 때 이 두 자극음이 중첩되는 와우의 부위에서 생성되며, 특히 2F1-F2의 주파수에서 가장 뚜렷한 이음향방사를 나타낸다.4)7) 변조이음향방사는 두 자극음의 주파수가 청력손실과 일치하는 부위에서 감소하거나 소실하므로8) 와우기능 평가에 있어 주파수 특이적인 정보를 관찰할 수 있어 최근 관심도가 높아지고 있다.
미세한 방사음인 이음향방사를 측정하기 위해서는 주변의 잡음을 제거하는 것과 함께 적절한 probe fitting이 중요하다. 만약 fitting이 헐거우면 외부 소음이 반영되며, flange가 probe tip을 1 mm 이상 넘으면 외이도 내에서 자극음의 고음영역의 울림이 생기게 되며, flange가 pro-be tip을 막으면 이음향방사 측정이 불가능하게 된다.9) 이와 같은 probe fitting의 중요성과 함께 자극음의 위치, 즉 probe tip과 고막간의 거리가 자극음에 영향을 미칠 수 있다. Siegel2)고, probe가 고막에 가깝게 위치할수록 전 주파수에서, 특히 고음역 자극음의 강도가 증가했다. 이는 고막이 4∼5 KHz의 자극음에 대한 반사가 높음에 기인한 것으로 생각되어지며, 변조이음향방사에서 볼 수 있는 2∼3 KHz에서 이음향방사의 최소값을 형성하는 한 원인으로 생각된다.
변조이음향방사의 주파수별 강도(DPOAE-amplitude frequency functions)는 특징적으로 bimodal한 모양을 가지는데, Smurzynski 등10)에 의하면 최소치는 2.8 KHz 부근에서, 양분된 최대치는 1.3 KHz와 5∼6 KHz 부근에서 관찰되었으며 Whitehead 등11)의 연구에서는 최대치는 1.3 KHz와 4.5∼5 KHz 부근에서 관찰할 수 있었다. 이것은 1978년 Killion12)이 보고한 minimum-audible pre-ssure(MAP) curve의 역형, 즉 청각민감도와 유사한 형태를 보였으며 이와 같은 2.7 KHz 주위의 최소 청각민감도는 중이나 내이의 특성에서 기원할 것으로 추정하고 있다.10)13) 국내 연구로 Hwang 등 7)의 연구에서 최소치는 2.3 KHz, 양분된 최대치는 1.3 KHz와 5.2 KHz에서 관찰되었는데, 본 연구에서의 최소치는 2.5 KHz, 양분된 최대치는 1.6 KHz와 5 KHz로 관찰되었다. 상기 연구와는 최대, 최소치의 주파수가 다소간 차이를 보였는데, 이는 두 연구에 사용된 표본수의 차이로 생각된다.
본 연구에서 probe을 깊게 삽입함에 따른 일과성유발이음향방사의 변화, 즉 자극음 강도, echo response, wave reproducibility의 증가를 알수 있었는데, 이는 Kemp4)가 보고한 외이도 부피가 감소할수록 자극음 강도의 증가에 의해 echo response가 증가할 것이라는 주장과 상응하는 결과이다. 그리고 본 연구에서는 변조이음향방사의 1.6 KHz와 4 KHz 사이의 주파수에서 이음향방사강도의 증가를 관찰할 수 있었고, 평균배경 소음강도에서는 대부분의 주파수에서 통계학적인 차이가 없었다. 그리고 신호대잡음비는 1 KHz, 2 KHz, 3.1 KHz, 4 KHz 및 6.3 KHz에서 통계학적인 유의한 증가가 있었다. 이는 Siegel2)이 발표한 probe 삽입 깊이에 따른 자극음 강도의 증가와 유사한 결과를 보이고 있으며, 결과적으로 probe 삽입 깊이에 따른 이음향방사 강도의 증가는 자극음의 증가에 의한 것으로 생각된다.
본 연구에 있어서 가장 중요한 probe의 삽입 깊이를 변조이음향방사에서 측정되어지는 외이도 부피를 기준으로 조절하였는데 보다 정확한 결과를 얻기 위해서는 고막으로부터 probe tip까지의 거리를 측정할 수 있는 방법들이 고안되어야 할 것으로 사료된다.
결론
본 연구의 결과는 probe가 깊게 삽입될수록 소음의 감소보다는 자극음 강도의 증가에 의해서 이음향방사의 강도가 증가됨을 보여주었다. 이는 이음향방사 측정시 올바른 probe fitting과 함께 가능한 probe를 깊게 삽입해야함을 제시하는 결과이다.
REFERENCES
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8) Leonard G, Smurzynski J, Jung MD. Evaluation of distortion product emissions as a basis for the objective clinical assessment of cochlear function. Adv Audiol 1990;7:139-48.
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10) Smurzynski J, Leonard G, Kim DO. Distortion product otoacoustic emission in normal and impaired adult ears. Arch Otolaryngol Head Neck Surg 1990;116:1309-16.
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12) Killion MC. Revised estimate of minimum audible pressure: Where is the missing 6 dB. J Acoust Soc Am 1978;64:1501-8.
13) Kim DO. Cochlear mechanics: Implications of electrophysiological and acoustical observations. Hearing Research 1980;2:297-317.
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