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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 55(12); 2012 > Article
Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 2012;55(12): 764-770.
doi: https://doi.org/10.3342/kjorl-hns.2012.55.12.764
Correlation of Threshold of Click-Evoked Auditory Brainstem Response with Pure-Tone Threshold Average in Various Formulas.
Jae Hyun Seo, Eun Ju Jeon, Yong Soo Park, Ju Eun Kim, Dong Hyun Kim, In Chul Nam, Il Hwan Lee, Ho Seok Lee
Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea. ejmercy@catholic.ac.kr
클릭유발 청성뇌간반응과 순음청력검사의 평균 및 주파수에 따른 상관관계 분석
서재현 · 전은주 · 박용수 · 김주은 · 김동현 · 남인철 · 이일환 · 이호석
가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실
ABSTRACT
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
The aim of this study is to assess the correlation between the threshold of click-evoked auditory brainstem response (ABR) and the pure-tone averages in various formulas.
SUBJECTS AND METHOD:
Data were obtained from 207 patients (326 ears) with sudden sensorineural hearing loss. All subjects underwent hearing threshold evaluation using pure tone audiogram (PTA), speech audiogram and click-evoked ABR. Linear regression analyses were applied to assess the relation between threshold of click-evoked ABR and threshold of separate frequencies of the PTA and to analyze the correlation between threshold for click-evoked ABR and various pure-tone averages.
RESULTS:
Results revealed a significant relation between the threshold of click-evoked ABR and PTA thresholds at 0.5 kHz, 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz, and 4 kHz. The highest coefficients of regression and determination were 1.026 for 4 kHz and R2=0.663 for 3 kHz, respectively. The coefficient of regression was highest (=0.995) for the mean of PTA thresholds for 3 kHz and 4 kHz. The coefficient of determination was highest for the mean of PTA thresholds for 1, 2, 3 and 4 kHz (R2=0.732). Multiple regression analysis showed a significant relation between the ABR threshold and PTA thresholds for 1, 3, and 4 kHz (R2=0.732), with highest correlation coefficient at 3 kHz [ABR=11.79+(0.17x1 kHz)+(0.26x3 kHz)+(0.23x4 kHz), (p<0.05)].
CONCLUSION:
The threshold of click-evoked ABR correlates best with the mean of PTA thresholds for 1, 2, 3 and 4 kHz. The PTA threshold for 3 kHz has highest correlation with the ABR threshold.
Keywords: Auditory brainstem responseAuditory thresholdPure tone audiometry

Address for correspondence : Eun-Ju Jeon, MD, Department of Otolaryngology-HNS, Incheon St. Mary's Hospital, College of Medicine, The Catholic University of Korea, 56 Dongsu-ro, Bupyeong-gu, Incheon 403-720, Korea
Tel : +82-32-280-5877, Fax : +82-32-280-5914, E-mail : ejmercy@catholic.ac.kr


청성뇌간반응검사는 가장 널리 사용되고 있는 객관적 청력검사로, 음향자극 후 신경전기적 반응을 기록하여 간접적으로 청력 역치를 측정하는 검사이다. 청성뇌간반응은 여러 청성유발반응 중에서도 가장 안정적으로 발현하고 검사방법이 비침습적일 뿐만 아니라 마취나 신경안정제 등에 영향을 덜 받는 등 여러 장점 때문에 가장 널리 사용되고 있다.1) 특히, 순음청력검사에 협조가 되지 않는 환자, 유소아, 위난청자 등 순음청력검사 시행이 불가능하거나 신뢰할 수 없는 환자의 청력역치 측정에 청성뇌간반응의 역치를 객관적인 지표로 사용할 수 있다.2) 청성뇌간반응검사의 자극음으로는 광대역 클릭음이 가장 널리 사용되는데, 자극음의 특성상 클릭음 유발 청성뇌간반응 역치는 주로 2~4 kHz 주파수대의 청력 역치를 반영하고 있으므로 저주파수 역치를 반영하지 못하고 개별적인 주파수별 역치를 구할 수 없다는 단점이 있다.3)
순음청력검사의 평균 청력 역치와 클릭 청성뇌간반응검사의 역치 사이의 상관관계는 1978년 Jerger와 Mauldin4)이 발표한 pure tone audiogram(PTA)*=0.6×auditory brainstem response(ABR) threshold(PTA*=1 kHz+2 kHz+4 kHz/3)의 공식으로 추정할 수 있다고 알려져 있으나 실제 임상적으로 사용할 때 일치하지 않는 경우가 많다.
본 연구에서는 돌발성난청 환자에서 시행했던 환측 및 정상 귀의 청력검사 결과를 이용하여 클릭유발 청성뇌간반응검사의 역치와 순음청력검사에서의 주파수별 청력 역치 사이의 연관성을 확인하고, 일반적인 순음청력 평균역치 계산법 이외에 다양한 평균 역치 계산법 중 청성뇌간반응 역치와 가장 상관관계가 높은 주파수 조합을 알아보고자 하였다.

대상 및 방법

연구 대상
2004년 6월부터 2011년 6월까지 돌발성난청을 주소로 본원에 방문하여 순음청력검사, 어음청취역치, 청성뇌간반응검사를 시행한 환자의 양쪽 귀를 분석 대상으로 하였으며, 기관내 Institutional Review Board의 승인 하에 의무기록 자료를 후향적으로 분석하였다. 의무기록 조회 중 후미로성 난청이나 중추성 질환으로 진단된 경우는 분석 대상에서 제외하였다. 또한 상관관계를 계산할 수 없는 다음과 같은 경우도 분석에서 제외하였다: 1) 순음청력검사의 평균역치(0.5 kHz+1 kHz+2 kHz+3 kHz/4)가 10 dB 이하인 경우, 2) 순음청력검사상 0.5 kHz, 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz의 청력 역치 중 어느 한 주파수에서라도 90 dB 이상인 경우, 3) ABR 검사에서 역치를 구할 수 없는 경우.

연구 방법
순음청력검사 장비는 MADSEN Itera II(Otometrics, Taastrup, Denmark)를 이용하였고, 각 주파수별 역치는 혼합법을 이용하여 5 dB 간격으로 역치를 구하였다.
청성뇌간반응은 Navigator pro(Biologic, Mundelein, IL, USA)를 이용하여 기록하였으며 자극음으로 클릭음을 사용하였다. 클릭음은 삽입형 이어폰(EA-3A)을 통해 10.66/s의 자극빈도로 교대상(alternating polarity)으로 자극하였다. 고강도 90 dB nHL에서 시작하여 10 dB 간격으로 자극 강도를 감소시켜가며 역치를 구하였다. 필터는 100~3000 Hz의 주파수 대역통과 필터를 사용하였고, 1000회 이상 평균가산하여 유발전위를 기록하였다. 연구기간 동안 3명의 검사자에 의해 청성뇌간반응검사가 시행되었으며 동일한 프로토콜에 의해 청성뇌간반응 역치를 결정하였다.
순음청력검사의 0.5 kHz, 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz의 각 주파수별 청력 역치와 청성뇌간반응 역치와의 연관성, 0.5~4 kHz 사이의 주파수별 청력 역치를 조합한 9가지의 평균 역치를 계산하여, 각각의 평균값과 청성뇌간반응검사 역치와의 상관관계를 분석하였다. 분석에 사용된 평균 역치 계산법은 다음과 같다; 1) PTA124=(1 k+2 k+4 kHz)/3, 2) PTA5123=(0.5 k+1 k+2 k+3 kHz)/4, 3) PTA123=(1 k+2 k+3 kHz)/3, 4) PTA1234=(1 k+2 k+3 k+4 kHz)/4, 5) PTA234=(2 k+3 k+4 kHz)/3, 6) PTA12=(1 k+2 k)/2, 7) PTA23=(2 k+3 kHz)/2, 8) PTA34=(3 k+4 kHz)/2, 9) PTA24=(2 k+4 kHz)/2.
통계처리는 SPSS 통계프로그램을 이용하여 순음청력검사의 주파수별 역치 및 순음청력검사 평균 역치와 청성뇌간반응 역치와의 상관관계는 단순회귀분석으로, 순음청력검사의 0.5~4 kHz의 여러 주파수별 역치 중 청성뇌간반응 역치에 가장 큰 영향을 미치는 주파수를 추정하는 데는 중다회귀분석을 이용하였고 통계적 유의성은 p<0.05로 정의하였다.



2004년 6월부터 2011년 6월까지 돌발성난청을 주소로 본원을 방문하여 검사를 시행한 환자는 모두 257명이었고, 이중 모든 연구 기준에 합당한 경우는 207명(326귀)으로서 본 연구에서는 환측 및 정상 귀를 포함한 326귀에서 시행한 청력검사 결과를 대상으로 분석하였다. 여자 115명, 남자 92명이었고, 평균 연령은 52.3±36.5세였으며, 7세부터 80세(중앙값 55세)까지 분포하였다.

어음청력역치 및 순음청력검사 주파수별 청력 역치와 청성뇌간반응검사 역치와의 연관성(Fig. 1)
청성뇌간반응검사 역치로 어음청력역치를 예측하는 통계검정을 실시한 결과 결정계수(R2) 0.500, 상관계수는 0.941로 어음청력역치의 50.0%가 ABR 역치로 설명될 수 있었으며 상관도가 상당히 높음(0.941)을 알 수 있었다(p<0.01).
순음청력검사의 각 주파수별 청력 역치와 청성뇌간반응 역치 간의 회귀분석 결과는 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz에서 높은 상관도를 보였고(상관계수: 0.910, 0.963, 1.026), 결정계수는 각각 0.591, 0.663, 0.627로서 순음청력 주파수별 역치의 59.1~66.3%에 해당하는 상당 부분을 청성뇌간반응 역치로 설명할 수 있음을 알 수 있었다(Table 1). 청성뇌간반응 역치는 순음청력검사 3 kHz의 역치를 추정할 때에 가장 높은 결정계수(R2=0.663, p<0.01)를 보였고, 4 kHz의 역치를 추정할 때 가장 높은 상관관계(상관계수=1.026)를 보였다.

순음청력검사의 주파수를 이용한 다양한 평균치와 청성뇌간반응검사 역치와의 연관성(Fig. 2)
순음청력검사의 주파수별 역치를 조합한 9가지 평균 역치를 계산하여, 각각의 평균값과 청성뇌간반응 역치와의 상관관계를 분석하였다. 전체적으로 청성뇌간반응 역치가 순음청력평균 역치에 비해 다소 높은 역치값을 나타냈다(PTA124: +4.2 dB, PTA5123: +5.9 dB, PTA123: +5.5 dB, PTA1234: +3.9 dB, PTA234: +2.9 dB, PTA12: +6.3 dB, PTA23: +4.3 dB, PTA34: +1.3 dB, PTA24: +2.2 dB 높은 역치를 보였다.
ABR 역치는 본 연구에서 시행한 9가지 순음청력평균 계산법 중 PTA1234=(1 k+2 k+3 k+4 kHz)/4, PTA234=(2 k+3 k+4 kHz)/3, PTA23=(2 k+3 kHz)/2, PTA34=(3 k+4 kHz)/2, PTA24=(2 k+4 kHz)/2에서 상관계수 0.936~0.995의 높은 상관도를 보였고 결정계수 0.680~0.732로 각 평균 역치의 상당 부분을 청성뇌간반응 역치로 예측할 수 있음을 알 수 있었다(Table 2). 가장 높은 결정계수를 보인 순음청력평균 계산법은 PTA1234=(1 k+2 k+3 k+4 kHz)/4로서 (R2=0.732, p<0.01) PTA1234의 73.2%를 ABR 역치로 설명할 수 있음을 알 수 있었고 상관계수 0.936으로 상관관계 역시 높은 값을 보였다. 가장 높은 상관계수를 보인 순음청력평균 계산법은 PTA34=(3 k+4 kHz)/2였는데 상관계수 0.995로 가장 강한 상관성을 보이는 것으로 나타났다(R2=0.680, p<0.01). 반면, 임상에서 가장 많이 사용하는 순음청력 평균 계산법인 PTA5123=(0.5 k+1 k+2 k+3 kHz)/4의 경우 상관계수 0.858, R2=0.647로 상대적으로 약한 상관관계를 나타냈다.
중다회귀분석을 이용하여 순음청력검사의 여러 주파수별 역치가 청성뇌간반응 역치 추정에 대한 기여도와 통계적 유의성을 검정한 결과, 유의수준 0.05에서 청성뇌간반응 역치에 유의하게 영향을 미치는 주파수별 역치는 1 kHz(p<0.01), 3 kHz(p<0.01), 그리고 4 kHz(p<0.01)였으며 상대적 기여도에 해당하는 표준화계수에 의하면 3 kHz(R2=0.305), 4 kHz(R2=0.301), 1 kHz(R2=0.210) 순으로 청성뇌간반응 역치에 영향을 미치고 있었다. 이 결과를 이용하여 순음청력 역치로부터 청성뇌간반응 역치를 추정하는 공식은 다음과 같다[ABR threshold=11.79+(0.17×1 kHz)+(0.26×3 kHz)+(0.23×4 kHz), (p<0.05)].



청성유발반응(auditory evoked potential)은 짧은 시간에 가능한 많은 신경세포를 동시에 흥분시켜 얻는 일종의 on-off 반응이며 고음역, 즉 와우의 기저부 자극시 가장 명확한 반응을 얻을 수 있다.1) 청성뇌간반응검사에 이용되는 자극음으로는 광대역 클릭음과 tone burst가 흔히 쓰인다. 클릭음은 지속시간이 짧고, 주파수 대역이 넓어 많은 신경세포를 동시에 자극할 수 있어서 표면전극에 반응이 강하게 나타난다.2) 하지만 주파수 특이성이 없이 2 kHz에서 4 kHz에 이르는 고주파수 영역의 주파수대를 넓게 반영하고 있어서 1 kHz 이하 저주파대의 청력 역치를 예측하기 어렵고, 주파수별 역치를 추정할 수 없다는 단점이 있다.3) 반면에 tone burst는 기본주파수에서의 에너지가 집중하게 되는 주파수 특이성을 가지고 있지만 지속시간이 길고, 저주파수로 갈수록 파형이 모호해지고 잠복기가 늘어나는 단점이 있다.5) 따라서 기초적인 청력 역치 측정이나 청력 선별검사의 목적으로는 광대역 클릭음을 자극음으로 사용하는 클릭유발 청성뇌간반응을 주로 시행하게 된다.1)
클릭유발 청성뇌간반응 역치와 순음청력 역치 사이의 상관관계를 분석한 연구결과는 여러 연구자들에 의해 발표된 바 있다. 1978년 Jerger와 Mauldin4)의 연구에서 클릭유발 청성뇌간반응의 역치와 순음청력검사의 0.5~1~2 kHz 주파수에서 역치의 평균값, 1~2~4 kHz에서의 평균값, 2 kHz와 4 kHz 각각의 청력 역치값을 각각 비교였으며, PTA*=0.6×ABR threshold(PTA*=1 kHz+2 kHz+4 kHz/3)의 공식으로 추정할 수 있다고 보고하였다. van der Drift 등2)의 연구에 의하면 순음청력검사 2~4 kHz와 1~2~4 kHz 주파수 역치의 평균값과 클릭유발 청성뇌간반응 역치와의 상관계수가 각각 0.93과 0.92로 높은 상관관계가 있다고 하였다. Lee 등6)이 소음성난청 환자를 대상으로 시행한 연구에 의하면 순음청력검사 1~2~3 kHz의 평균값이 클릭유발 청성뇌간반응과 0.848로 가장 높은 상관관계가 있으며, 순음청력검사 2~3~4 kHz의 평균값이 클릭유발 청성뇌간반응의 역치값과 3.2 dB의 차이로 가장 적게 차이가 난다고 보고하였다. 본 연구에서는 순음청력검사 주파수별 역치를 조합한 여러 가지 평균역치 계산법 중에서(3 k+4 kHz)/2 평균역치와 클릭유발 청성뇌간반응 역치와의 상관계수가 0.995로 가장 높은 것을 알 수 있었다. 즉, 클릭유발 청성뇌간반응의 역치로 순음청력검사 3 kHz와 4 kHz의 평균값을 예측할 수 있다. 상관계수가 높은 다른 조합들을 살펴보면 대체로 2~4 kHz의 값을 포함하고 있는데, 이는 클릭음의 특성과 연관이 있다. 클릭음은 와우의 첨부 또는 저주파수 영역에서는 유발된 반응이 흩어지고, 와우의 기저부 또는 고주파수 영역에서 가장 큰 반응이 유발되기 때문에 저음역보다 고음역 주파수를 반영한다.3) 또한, 클릭음의 음향에너지가 고막의 많은 부분에서 고유한 공명을 형성하는데, 그 범위가 2~4 kHz이다.2,3) 이러한 사실이 클릭유발 청성뇌간반응이 2~4 kHz의 값을 예측 할 수 있음을 뒷받침한다.
청성뇌간반응 역치와 주파수별 순음청력 역치는 다양한 상관관계가 있음이 밝혀져 있는데, 이전 연구들에서, Bellman 등7)은 56귀를 대상으로 2 kHz와 4 kHz에서 연관성이 가장 높았음을 주장하였고(r=0.85), Coats와 Martin8)은 53귀를 대상으로 4 kHz와 8 kHz에서 연관성이 가장 높았음을 주장하였다(r=0.65). Chien 등9)은 어음청력역치는 0.5~2 kHz의 순음청력 역치와 상관계수가 높으며(r=0.948), 클릭유발 청성뇌간반응 역치는 2~4 kHz의 순음청력 역치와 상관계수가 높음을 보고하였다(r=0.690). 본 연구에서 4 kHz 역치가 클릭유발 청성뇌간반응 역치와 상관계수가 가장 높음을 알 수 있었고, 다음으로 3 kHz, 어음청취역치의 순이었다. 이는 순음청력의 여러가지 평균 조합 중에서 3 kHz와 4 kHz가 클릭유발 청성뇌간반응 역치를 가장 잘 반영하는 것이라고 설명할 수 있겠다. 또한 클릭유발 청성뇌간반응 역치로 1 kHz 이하 저음역의 순음청력검사 결과를 예측하기에는 무리가 있음을 확인할 수 있었다.
본 연구를 통하여 클릭유발 청성뇌간반응의 역치를 가장 잘 반영하는 순음청력 역치는 4 kHz의 역치임을 확인 할 수 있었고, 클릭유발 청성뇌간반응의 역치로 순음청력 평균치 중(3+4 kHz)/2 값을 유추할 수 있음을 알 수 있었다. 이미 알려진 공식 외에도 다른 공식을 이용하여 상관계수가 높은 순음청력역치 평균을 구할 수 있음을 알 수 있었고, 앞으로 더 다양한 공식들을 산출하여 임상적 활용성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.


REFERENCES
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  2. van der Drift JF, Brocaar MP, van Zanten GA. The relation between the pure-tone audiogram and the click auditory brainstem response threshold in cochlear hearing loss. Audiology 1987;26(1):1-10.

  3. Gorga MP, Worthington DW, Reiland JK, Beauchaine KA, Goldgar DE. Some comparisons between auditory brain stem response thresholds, latencies, and the pure-tone audiogram. Ear Hear 1985;6(2):105-12.

  4. Jerger J, Mauldin L. Prediction of sensorineural hearing level from the brain stem evoked response. Arch Otolaryngol 1978;104(8):456-61.

  5. Gorga MP, Kaminski JR, Beauchaine KA, Jesteadt W. Auditory brainstem responses to tone bursts in normally hearing subjects. J Speech Hear Res 1988;31(1):87-97.

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  7. Bellman S, Barnard S, Beagley HA. A nine-year review of 841 children tested by transtympanic electrocochleography. J Laryngol Otol 1984;98(1):1-9.

  8. Coats AC, Martin JL. Human auditory nerve action potentials and brain stem evoked responses: effects of audiogram shape and lesion location. Arch Otolaryngol 1977;103(10):605-22.

  9. Chien CH, Tu TY, Shiao AS, Chien SF, Wang YF, Li AC, et al. Prediction of the pure-tone average from the speech reception and auditory brainstem response thresholds in a geriatric population. ORL J Otorhinolaryngol Relat Spec 2008;70(6):366-72.

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