Address for correspondence : Il Joon Moon, MD, PhD, Department of Otorhinolaryngology-Head & Neck Surgery, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine, 81 Irwon-ro, Gangnam-gu, Seoul 06351, Korea
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서론

감각신경성 난청은 달팽이관 내 외유모세포/내유모세포의 비가역적 손상으로 인해 유발되며, 달팽이관은 주파수 특이성을 지니고 있기 때문에 달팽이관 기저부에 위치한 유모세포들의 손상이 두드러질 경우 고주파수 신호를 인지하는 능력이 떨어지는 고주파 난청을 초래하게 된다. 미국의 역학조사 결과를 보면 청소년들의 고주파 난청 유병률은 1988~1994년에 12.8%, 2005~2006년에 16.4%로 증가되었다고 보고하였다.1) 또한 노화성 난청에서도 특징적으로 고주파 난청이 나타나는데,2,3,4,5,6) 고령화 사회와 더불어 고주파 난청은 지속적으로 증가하고 있으며, 이로 인한 사회적 손실이 크기 때문에 고주파 난청 환자들을 위한 적절한 청각재활은 임상에서 매우 중요하다.
또한 어음인지는 자음과 모음의 복합적인 이해를 바탕으로 하며, 이때 자음은 고주파수 성분으로, 모음은 저주파수 성분으로 이루어져 있다. 따라서 고주파수 영역에 청력이 손상되면 자음의 인지능력이 낮아지게 되며 특히 마찰음과 파찰음의 인지 능력에 영향을 받아 어휘발달 및 대화능력에 장애를 초래할 수 있다.7,8)
감각신경성 난청 환자들에서는 보청기가 가장 중요한 청각재활기기로써, 잡음제거, 방향성 잡음제거와 같은 다양한 알고리즘의 성능이 개선하여 임상을 통해 검증되고 있다.9,10,11) 고주파 난청 환자의 경우에는 난청이 있는 고주파수 대역의 가청역치를 감소시켜주는 것이 중요하다. 이는 고주파수에 이득을 증가시킴으로써 어느 정도는 해결할 수 있는데,12) 아직까지 대부분의 보청기들에서 고주파수 영역의 삽입 이득을 기계적인 제한으로 인해 충분하게 줄 수 없는 것이 현실이다.7) 또한 충분한 삽입 이득을 줄 수 있다 하더라도 단순한 소리의 증폭만으로 고주파수 영역의 소리 인지를 개선시키는 데에는 한계가 있다는 연구결과들이 많이 보고되고 있다.13,14) 고주파 난청 환자들에서 고주파수 영역의 내유모세포나 나선신경절 세포들이 손상되어 와우소실영역이 존재한다는 것이 이러한 현상을 설명하는 하나의 이유로 제시되고 있다.15,16) 따라서, 고주파수 영역의 청력 손상이 발생한 사람들을 위해 기존의 고주파수 영역의 소리를 단순히 증폭시키는 것이 아닌, 고주파수 영역의 소리정보를 잔존 청력이 충분한 저주파 영역으로 전위시키는 알고리즘이 개발되고 있다.17,18,19) 하지만 고주파수 정보를 단순히 저주파로 전위해주는 것은 잔존 저주파 영역에서 음의 간섭 현상을 초래하여 어음인식에 실질적인 도움은 주지 못하였다.20) 이러한 단점을 보완하기 위해 최근 비선형 주파수 압축기술(non-linear frequency compression technology, NLFC)을 통해 잔존하는 저주파 신호와의 간섭 없이 고주파수 영역의 소리정보를 저주파수로 압축하여 전달하는 시스템이 개발되었다.21) 이러한 비선형 주파수 압축기술을 이용하였을 때 성인과 아동에서 /s/와 /sh/ 어음인지 역치가 감소하였고, 자음과 복수형에 대한 어음인지가 유의하게 개선되는 것이 확인되었다.12)
그러나 그동안 비선형 주파수 압축기술이 실제 환자에게 임상적인 이득을 주는지에 관한 연구들은 영어권에서 시행되어 왔기 때문에 이러한 연구 결과를 국내 환자에게 그대로 적용시키기에는 한계가 있다. 즉 한국어와 영어의 자음의 주파수 분포는 다르고, 한국어의 경우 복수형에 /s/를 사용하지 않으므로,22) 영어를 통해 검증된 비선형 주파수의 압축기술의 유효성 결과가 한국어에서도 동일하게 발생하는지 확인할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 비선형 주파수 압축기능이 고주파난청을 지난 한국인 환자들에게도 어음인지 측면에서 효과가 있는지를 확인하고자 하였다.

대상 및 방법

연구 대상
본 연구는 중도-고도 감각신경성 난청 환자들 중 하강형 청력도를 보이는 고주파 난청을 가진 6명을 대상으로 실시하였다. 대상자는 IEC 60118-15 표준 청력도 중 하강형 청력도(S3)를 기초로,23) 250, 500, 750 Hz 주파수의 평균 역치가 50 dB 이하이고 1.5, 2, 4, 8 kHz 주파수의 평균 역치가 70 dB 이상의 난청을 가진 고주파수 난청 환자를 모집하였다. 세부적인 피험자모집 및 임상시험은 헬싱키 선언(Declaration of Helsinki)과 삼성서울병원의 의학연구윤리심의위원회(Institutional Review Board)를 준수하였다(SMC IRB 승인번호: 2011-05-092). 피험자의 상세 정보는 Table 1에 정리되어 있으며, 피험자의 평균 청력도는 Fig. 1에 표시되어 있다.

연구 방법
임상시험은 NLFC 기능이 탑재된 귀걸이형 보청기(Naida V UP; Phonak AG, Staefa, Switzerland)를 이용하였으며, 기본 청력검사단계, NLFC 활성화 단계 그리고 비활성화 단계로, 크게 세 단계로 구분하여 시험하였다. NLFC의 활성화/비활성화 단계에서 모두 동일한 보청기를 착용하며, 활성화/비활성화의 진행 순서는 피험자와 검사자의 심리적 편견을 배제하기 위해 이중맹검방식으로 진행하였고, 진행 순서에 따른 편향을 없애기 위해 3명에게는 활성화 단계를 먼저 실시하고, 나머지 3명에게는 비활성화 단계를 먼저 실시하였다. 또한 활성화/비활성화 단계 사이에 4주의 휴지기를 두어 후반 단계에 전반 단계가 미치는 영향을 배제하였다. 비선형 주파수 압축 임상평가 프로토콜은 보청기에 대한 적응/순응기간을 고려하여 전체 임상시험기간은 146일로, Table 2와 같이 계획하였다.
기본 청력검사단계는 순음청력검사(pure-tone audiometry, PTA)와 청력역치등가소음검사(Threshold Equalizing Noise test, TEN test)를 실시하고, 개인별 귓본(earmold)을 제작하였다. TEN 검사는 심리음향학적인 방법을 통해 달팽이관 내의 내유모세포/청신경절이 제 기능을 하지 못하는 영역[와우소실영역(cochlear dead region, DR)]을 찾는 방법이다.24) TEN 검사는 주파수별 순음청력역치(absolute threshold)보다 10 dB 더 높은 강도로 역치등가소음를 제시한 상태에서 동시에 동측 귀에 순음을 제시하여 역치등가소음 하에서의 순음을 청취할 수 있는 역치를 측정하는 방식으로 진행하였다. 즉 신호대잡음비(역치등가소음 하에서의 순음 청취역치)를 구하여 측정된 순음의 역치가 제시된 역치등가소음의 강도보다 10 dB 이상일 경우 해당 주파수 영역에 와우소실영역이 있다고 진단한다. 따라서 TEN 검사를 실시 전 2 dB 단위의 순음청력검사를 통해 주파수별 순음청력역치를 측정하며, TEN 검사는 500 Hz, 750 Hz, 1 kHz, 1.5 kHz, 2 kHz 3 kHz, 4 kHz 의 주파수에서 시행하였다. 순음 강도의 조절은 4 dB 하강 2 dB step 상승의 수정 상승법을 사용한다. 이때, 교차청취(gross-hearing)가 예상되는 편측성 난청 피험자의 경우 이를 방지하기 위해 비검사귀에 등가차폐소음(TEN)을 차폐음으로 들려주고 검사한다.
비선형 주파수 압축의 시작 주파수와 압축률은 보청기 적합 경험이 많은 연구 청각사가 측정한 피험자의 PTA 결과와 NLFC 기능이 탑재된 귀걸이형 보청기의 적합 프로그램(iPFG 2.6; Phonak AG)의 기본 설정을 통해 Table 3와 같이 설정하였다. 또한 Table 4와 같이 피험자별 NLFC 활성화/비활성화 진행 순서를 설정하였다.
NLFC의 유효성을 검증하기 위해 활성화/비활성화 단계는 30일 간격으로 순음청력검사(PTA), 음장검사(Sound Field Audiometry, SFA), 단어인지도검사(Word Recognition Score, WRS), 이음절 단어수용 역치검사(Reception Threshold for Bi-syllable word, RTB), 문장수용 역치검사(Reception Threshold for Sentences, RTS), 보청기 설문지(Korean version of International Outcome Inventory for Hearing Aids, K-IOI-HA)를 실시하여 임상적 유효성을 검증하였다. 이 중 PTA, SFA, WRS, RTB, RTS는 무반향실에서 실시하였으며, K-IOI-HA는 위의 검사 끝난 다음 무반향실이 아닌 편한안 공간에서 측정하였다. WRS와 RTB는 피험자의 쾌적강도레벨(Most Comfortable Level)에서 한국어 어음검사의 단음절단어에 대한 인지율(%)과 이음절단어에 대한 역치레벨(dBA)을 측정하였다.25) RTS는 한국어 소음 하 청력검사(Korean Hearing In Noise Test)를 사용하여 잡음이 전방, 좌, 우에 위치할 때의 RTS를 각각 측정하고 이를 이용하여 합성된 결과를 계산하였다.26)
활성화/비활성화 단계는 피험자 별로 제작된 귓본을 사용하여 보청기 적합을 실시하는 날이 기준일이 되며, 이날 설정된 보청기 적합정보가 전체의 기준치로 사용하였다. 기준일로부터 30일과 60일 이후에 동일한 검사를 실시하였다. 피험자의 상황에 따라 반복 시험일은 계획한 날에서 ±5일 안으로 실시하였다.

결과

6명의 피험자 중에서 3명(FTHA01, FTHA04, FTHA05)만이 모든 임상시험을 완료하였고, 나머지 3명의 경우 NLFC 활성화 이후 보청기에 대한 불편함으로 인해 임상시험중단을 요청하여 시험을 완료하지 못하였다. 피험자 1에서 5번까지는 활성화를 먼저 실시하였으며, 피험자 6번은 비활성화를 먼저 실시하였다. 활성화를 먼저 실시한 피험자 2, 3번과 비활성화를 먼저 실시한 피험자 6번에서 임상시험중단 요청이 발생하였다.

청력역치등가소음검사(TEN test)
6명의 피험자들에게 TEN 검사의 측정 주파수를 모두 측정한 결과, FTHA05 피험자의 4 kHz에서 DR이 존재하는 것으로 측정되었다. 이는 4 kHz의 순음으로 검사를 시행했을 때 해당 주파수인 4 kHz에서 DR이 있다고 해석할 수 있으며, 이 환자에서 3 kHz 검사에서는 음성 결과를 보였기 때문에 3~4 kHz 사이에서 DR이 시작(cut-off frequency)되고 cut-off 주파수보다 높은 주파수 영역(4 kHz 포함)에서 DR이 있을 것이라 추정할 수 있다. 그 결과 NLFC의 차단주파수는 3.6 kHz로 설정되었다.

음장검사(SFA)
임상시험을 완료한 세 피험자의 단계별 청력도 변화는 Fig. 2에 표현하였다. 보청기의 NLFC를 활성화하고 음장환경에서 측정한 순음청력검사의 경우, FTHA01 피험자는 4 kHz 순음 역치가 좌우 각각 20 dB, 15 dB 감소가 관찰되었고, FTHA05 피험자는 6 kHz 순음 역치가 좌우 각각 15 dB씩 감소가 관찰되었다. 하지만 FTHA04 피험자는 오른쪽 귀의 4 kHz 순음 역치는 5 dB 감소가 관찰되었지만, 왼쪽 귀는 활성화 전후에 변화가 없었다.

단어인지도검사(WRS)
NLFC의 활성화 유무에 관계없이 세 명의 피험자는 모두 80% 이상의 단어인지율을 나타냈으며, NLFC를 활성화한 경우 비활성화하였을 때에 비해 오른쪽 귀에서 5.3%, 왼쪽 귀에서 2%의 평균적인 인지도 향상이 관찰되었다. 개개인의 검사 결과는 Fig. 3에 표시되어 있으며, 전체 6명의 피험자 중 2명에서 단어인지도 향상이 관찰되었다.

이음절 단어수용 역치검사(RTB)
NLFC를 활성화한 경우 비활성화하였을 때에 비해 오른쪽 귀에서 4 dBA, 왼쪽 귀에서 2.7 dBA의 평균적인 역치증가(악화)가 관찰되었다. 개개인의 검사 결과는 Fig. 4에 표시되어 있으며, 세 명 중 한 명의 피험자(FTHA05)에서 NLFC 활성화 후 의미 있는 검사 결과의 악화가 관찰되었다(오른쪽 귀: 12 dBA, 왼쪽 귀: 10 dBA).

문장수용 역치검사(RTS)
NLFC를 활성화한 경우 NLFC를 비활성화하였을 때에 비해 오른쪽 귀에서 1.0 dB SNR, 왼쪽 귀에서 0.2 dB SNR의 평균적인 역치증가(악화)가 관찰되었다. 개개인의 검사 결과는 Fig. 5에 표시되어 있으며, 세 명 중 한 명의 피험자(FTHA05, 오른쪽 귀)에서 NLFC 활성화 후 2 dB SNR 이상의 역치증가(악화)가 관찰되었다.

NLFC 만족도 설문지(K-IOI-HA)
NLFC를 활성화한 경우 NLFC를 비활성화하였을 때에 비해 평균적인 만족도 변화가 관찰되지는 않았으나, 세 명 중 두 명의 피험자(FTHA04, FTHA05)에서 만족도의 개선이 관찰되었다(FTHA04: 2%, FTHA05: 6%). 개개인의 검사 결과는 Fig. 6에 표시하였다.

고찰

본 연구에 참여한 6명의 피험자 중 3명이 NLFC 활성화 후 보청기 사용에 불편함을 호소하여 임상시험 참여 동의를 철회하여 나머지 세 명의 피험자 결과만이 분석되었다. 임상시험을 모두 완료한 피험자가 모두 활성화를 먼저 실시한 경우이지만, 피험자의 반응은 서로 상이하였으므로 활성화/비활성화 순서에 따른 효과는 없는 것으로 판단된다. 여기에서 세 명의 피험자가 NLFC 활성화 이후 일상 생활에서의 보청기 사용에 불편함을 호소하고 임상시험 동의를 철회한 주된 요인은 소리의 왜곡이었다. 즉, NLFC 기능의 활성화는 충분한 적응 기간을 거치지 않는 경우 왜곡된 소리로 인한 상당한 불편감을 초래하는 것으로 판단되며 이러한 점이 NLFC 기능을 탑재한 보청기의 처방에 고려되어야 하겠다.
이전의 연구에서 NLFC 기능의 유효성을 한국어를 통해 검증된 사례가 없었다. 따라서 본 연구에서는 NLFC 기능이 한국어를 사용하는 고주파수 난청 환자들의 어음인지 능력의 개선 유무를 검증하고자 한다. 영어권 환자들을 대상으로 시행된 선행연구에서는 NLFC 활성화 이후 문장 및 단어인지 능력이 개선이 보인 것과 달리,12) 한국인 고주파수 난청 환자에게 NLFC 활성화 전후 어음인지 능력을 비교한 결과, 활성화 이후 오히려 어음인지 능력이 감소되었다. 기존 연구들을 통해 아래와 같이 이유로 한국어에서는 어음인지 능력이 개선되지 않았을 것으로 예상된다. 첫째, 장기평균어음스펙트럼에 관한 선행연구를 통해서 한국어는 영어에 비해 고주파수 성분이 낮고, 영어와 같이 자음성분 /s/를 통해 복수형을 구분하지 않으므로,22) 한국어는 NLFC 기능을 활성화하여도 어음인지의 개선이 발생하지 않았을 것으로 예상된다. 둘째, NLFC 기능은 난청 환자에 따라 적합한 차단주파수와 압축률이 적용되지 않을 경우, 오히려 환자에게 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 또한 난청 환자별로 NLFC 기능에 부정적인 영향을 받지 않는 NLFC 허용 주파수 범위가 있을 수 있다는 것이 보고되었다.27,28) 따라서 본 연구에 적용된 NLFC 설정이 피험자별로 적절하지 않았을 경우, 어음인지의 개선이 발생하지 않았을 것으로 예상된다.

피험자에 따른 NLFC의 유효성 검증
FTHA01 피험자의 경우 고주파 영역에 와우소실영역이 발견되지 않았으며, NLFC 기능의 활성화를 통해 고주파수 인지가 향상되었고, 이음절 단어인지는 미미하게 개선되었다. 하지만 문장인지능력이 NLFC 기능 활성화 후 오히려 감소되었고, 단음절 단어인지는 차이가 없었을 뿐 아니라 NLFC에 대한 만족도도 낮게 나왔으므로, NLFC 기능을 적용하지 않는 것이 적합한 것으로 판단된다.
FTHA04의 경우 고주파 영역에 와우소실영역이 발견되지 않았으며, NLFC 기능의 활성화를 통해 고주파수 인지 향상도 관찰되지 않았다. 이음절 단어인지 및 문장인지검사에서는 좌우 귀에 서로 상반된 변화를 보이나 NLFC 활성화 전후의 좌우 평균측정치가 동일하였다. 하지만 NLFC 활성화에 대한 만족도가 높았고, 일음절 단어인지에서 두드러진 개선이 보였으므로 NLFC 기능을 적용하는 것이 적합한 것으로 판단된다.
FTHA05 피험자의 경우 4 kHz 영역에서 와우소실영역이 발견되었다. 이 환자에서는 NLFC 기능의 활성화를 통해 3, 6 kHz에서 고주파수 인지가 향상되었다. 비록 이음절 단어인지와 문장인지 검사 결과가 악화되었지만, NLFC 활성화에 대한 만족도가 높았고, 향상된 고주파수 정보를 통해 일음절 단어인지가 개선되었으므로 NLFC 기능을 적용하는 것이 적합한 것으로 판단된다.
영어를 사용하여 NLFC 기능의 유효성을 검증한 연구 결과에서 NLFC는 와우소실영역에 상관없이 자음과 복수형 단어의 인지능력을 개선하였으며, 특히 복수형 단어 인지에서 더 큰 개선이 있었다.12) 비록 본 임상시험 결과를 통해 와우소실영역이 있는 피험자에서 NLFC 기능 활성화에 따른 개선이 크게 나타났지만, 피험자 수가 부족하여 이 결과를 일반화 시키기는 어렵다. 이러한 결과에는 언어의 차이 및 NLFC 허용 주파수 설정에 따른 차이가 영향을 미쳤을 수도 있다.

보청기 NLFC 기능의 평가를 위해 고려되어야 할 부분
NLFC 기능은 고주파수 영역에 난청이 심하게 발생한 경우 고주파수 정보를 잔존청력으로 압축하여 전달하는 기능으로, 원본 신호와 비교하여 신호의 왜곡이 발생한다. 따라서 보청기 적합 시 고주파수 영역의 청력 손상 정도를 정확히 측정하는 것이 중요하다. 즉 손상된 영역의 정확한 측정을 통해 NLFC의 차단주파수 및 압축률을 NLFC 허용 주파수 영역 안에 적절히 설정하는 것이 필요하다. 이와 더불어 와우소실영역이 없는 피험자에서도 NLFC 기능을 통해 음성인지가 개선된 효과들이 관찰된다.12) 와우소실영역을 검사하기 위해 TEN 검사가 Moore 등24)에 의해 개발되어 사용되고 있는데, 이 검사를 보청기 상담 전 꼭 시행하여 와우소실영역이 있는 환자들에서만 NLFC 기능이 탑재된 보청기를 처방할 필요는 없다고 생각된다. 와우소실영역이 없어도 고주파수 영역의 난청 정도가 중고도를 넘어가는 경우에는 해당영역의 단순한 소리 증폭만으로 충분한 가청역치의 확보가 어려울 수 있으므로 심한 하강형 청력도 환자들에서는 조금 더 적극적으로 NLFC 기능을 활용할 필요가 있어 보인다.

향후 연구
본 연구는 참여한 피험자가 6명이며, 중도 탈락자가 3명이라 통계분석이 불가하였다. 본 연구에서 탈락률이 높았던 가장 큰 이유는 보청기 적응기간을 60일로 너무 길게 설정하였기 때문이라 생각된다. 일반적인 보청기 연구에서 적응기간은 3주 정도를 잡는 것을 고려하였을 때 향후 연구에서 연구 탈락률을 낮추기 위해서는 이러한 점들이 고려되어야 할 것이다. 또한 본 연구의 한계점 중 하나는 기본 청력검사 시에는 헤드폰을 사용하였고, 보청기를 사용한 청력검사는 확성기(loudspeaker)를 이용한 음장 환경에서 측정하였기 때문에 직접적인 비교에 차이가 발생할 수 있다는 것이다. 이러한 점들을 보완하고 피험자 수를 늘려 국내에서의 한국인 환자들을 대상으로 한 추가 연구가 필요할 것으로 생각된다. 또한 한국인 고주파수 난청 환자들을 통한 NLFC 기능의 임상적 유효성을 검증하기 위해서는 기존 임상검증(음질, 명료도 및 선호도 검사)과 동시에 최적의 NLFC의 차단주파수 및 압축률을 찾고자 하는 노력도 계속되어야 하겠다.

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