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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1998;41(2): 154-159. |
| The Effects of Middle Ear Negative Pressure on the Transiently Evoked (TEOAEs)and Distortion Product (DPOAEs) Otoacoustic Emissions. |
| Hoon Young Woo, Joo Tea Kim, Dae Hyoung Kwon, Kun Sik Yoon, In Bum Kim |
| Department of Otolaryngology, Sanggye Paik Hospital, College of Medicine, Inje University, Seoul, Korea. |
| 중이내 음압이 변조 이음향방사와 유발 이음향방사에 미치는 영향 |
| 우훈영 · 김주태 · 권대형 · 윤건식 · 김인범 |
| 인제대학교 의과대학 상계백병원 이비인후과학교실 |
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| 주제어:
중이내음압ㆍ유발이음향반사ㆍ변조이음향반사. |
| ABSTRACT |
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
The clinical utility of otoacoustic emissions (OAEs) has been well established in childhood hearing screenings. As middle ear negative pressure prevails in normal children, and since all OAEs must be transmitted through the middle ear before they can be measured in the ear canal, OAEs can be affected by middle ear negative pressure. The purpose of this study is to elucidate the effect of middle ear negative pressure on the detectability of OAEs.
MATERIAL AND METHODS: TEOAEs were recorded for 36 ears using click before & after tonsillectomy and, or adenoidectomy (T and, or A) operations. Before & after T and or A operations, DPOAEs were generated at six geometric mean frequencies between 1-6 kHz for two different groups, Group I (40 ears) and Group II (36 ears). Group I: 3(f2/f1) ratios (1.21, 1.22 and 1.23) were used at the fixed stimulus level (70-70 dB SPL). Group II:3 stimulus levels were used (70-70 dB SPL, 60-70 dB SPL and 30-40 dB SPL).
RESULTS:
The negative middle ear pressure attenuated low frequency emission more than high frequency emission.
CONCLUSION:
Negative middle ear pressure may increase false alarm. So pneumatic otoscopy and aural immittance testing should be utilized to predict the feasibility of applying OAEs in childhood hearing screening test. |
| Keywords:
Middle ear negative pressureㆍTransiently evoked(TEOAEs) and Distortion product otoacoustic emissions(DPOAEs) |
서론
1978년에 Kemp가 외이도에 소형 마이크로폰을 놓고 click 자극음을 가한 뒤 이 자극음의 소멸 후 수 msec부터 나타나는 약한 음향 성분이 있다는 사실을 발표한 이후 여러 실험에 의하여 이음향 방사는 외유모 세포의 수축, 진동의 active mechanism에 의하여 발생되어 그 진동파가 이소골, 고막을 통하여 외이도에 전달되어 나타난다는 것이 알려졌다. 그 후 임상적으로 이음향방사는 소아 청력의 집단선별검사(screening test)와 와우병변의 감지(monitor)에 사용되고 있다. 모든 이음향방사는 외이도에서 측정되기 전에 중이를 통해야만 하기 때문에 중이음 전도도의 변화는 측정되어지는 이음향방사를 변화시킨다. Kemp1)는 정상 중이 압력에도 1과 1.5 kHz의 주파수대에서 전향적으로 전도되는 에너지양에 비해 후향적으로 전도되는 에너지양이 12 dB 정도 적다고 보고하였다. 이렇게 작아진 음에너지는 중이 전도도 저하시 더욱 적어진다. 임상적으로 중이 전도도를 저하시키는 것으로 중이 저류액과 중이 음압의 변화가 있으며 Naeve,2) Hauser,3) Plinkert,4) Schmuziger5) 등은 중이내의 압력의 변화를 유발하여 이음향방사의 변화를 보고하였다.
중이 압력을 변화시키는 기존의 방법은 두 가지로 하나는 폐쇄된 외이도에 압력 증감을 주는 방법이고 다른 하나는 압력실(pressure chamber)내에서 대기의 압력을 변화시켜 중이내 압력을 변화시키는 방법이다. 이러한 방법은 상대적인 중이 음압(negative pressure)을 조성한 것으로 생리적인 절대적인 중이 음압과는 다른 한계가 있다. 이에 저자들은 보다 생리적인 중이내 음압을 얻고자 구개편도 적출 및 인두편도 적출술을 시행한 후 일시적으로 유발된 중이음압을 가진 소아에서 이음향 방사를 측정하였으며 이러한 중이만의 음압에서의 검사는 아직 국내외에 보고된 바 없다. 본 연구는 정상소아에서 흔히 생기는 중이내 음압시의 이음향방사 측정치를 구하여 중이 음압이 이음향방사 검사결과에 어떤 영향을 미치며 중이 음압의 정도의 차이(C1, C2)가 이음향방사에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 하였다.
대상 및 방법
대상군 선정
본원에서 구개편도 및 인두편도 적출을 시행한 5세에서 14세 소아로 술전 이경검사상 정상 고막소견이며 순음청력검사상 20 dB 이내의 정상 청력으로 임피던스 검사상 tympanogram A형이고 stapedial reflex가 75와 85 dB SPL 사이에 존재하고 시술후 tympanogram C형의 변화를 보인 남 22명, 여 18명, 총 40명에 대해 시행하였다(Table 1).
측정 방법
변조 이음향방사는 대상군을 둘로 나누어 자극 level을 고정하고 두 자극음의 주파수 비율 f2/f1 ratio를 변화시켜 측정한 군(I군)과 f2/f1 ratio를 고정하고 자극 level을 변화시켜 측정한 군(II군) 두 군으로 검사하였으며 유발 이음향방사는 II군에서만 측정하였다.
I군
대상군의 조건을 만족하는 40귀에 대하여 수술 전후의 변조 이음향방사를 70 dB SPL equilevel에서 f2/f1의 비를 1.21, 1.22, 1.23으로 나누어 비교하였다. 자극 주파수의 크기는 1, 1.5, 2, 3, 4, 6 kHz로 변화시키면서 각 주파수마다 반복 측정하여 2f1-f2 변조이음향방사의 amplitude와 phase가 적어도 2회 이상 동일한 결과를 가지게 하였다. 이때 f1, f2의 주파수의 등비중항(geometric mean)이 동일한 logarithmic frequency scale을 가지도록 변화시켰다. 변조 이음향방사 양성 판정은 noise level로부터 연속되는 두 주파수에서 각각 5 dB 이상 DP가 나타날 때로 하였다. 중이 음압은 C1 (-100∼-200 mmH 2O) type와 C2(<0A65A>-200 mmH 2O) type으로 나누어 비교하였다.
II군
대상군은 36귀로 수술 전후의 변조 이음향방사를 f2/f1＝1.22에서 stimulus level를 70∼70 dB SPL, 60∼70 dB SPL, 30∼40 dB SPL로 나누어 측정하였다.
유발 이음향방사의 측정시 이용한 click음은 IBM PC에서 생성되며, 이 자극음은 0∼6 kHz의 주파수 범위를 지니고, click 자극음의 지속시간은 80 μs, click음 사이의 반복주기는 20 msec였다. Click음에 대한 유발 방사음의 측정은 IBM PC의 모니터를 통해서 8 mPa의 소음허용치를 정한 후 집음된 방사음을 260회 평균 가산하였고 window 설정은 2.5∼20 msec으로 하였다. Click stimulus level은 70 dB SPL로 주어 amplitude response, wave reproducibility와 band frequency를 측정하였다.
검사상태 및 통계처리
이상의 실험은 주위 소음이 15 dB 이하인 무음향 방음실(IAC, USA type 5)에 피검자를 각성상태에서 충분히 안정된 상태로 앉힌 후 ILO 92 otodynamic analyzer를 이용하였으며, software로는 ILO 92 system을 사용하여 이음향방사를 측정하였다. 두 개의 자극음(f1, f2)을 probe 안에 들어있는 한 쌍의 소형 스피커(Knowles BP1712)로 각각 전달하였고, 외이도에서의 음향에너지는 probe안의 스피커와 결합되어 있는 소형의 마이크로폰 시스템(Knowles GA 1843)으로 측정하였다. 마이크로폰에는 증폭기와 평균 가산 컴퓨터가 연결되어 있고 직경이 1/2인치인 고감도의 마이크로폰을 probe에 연결하여 특별한 외부 고정없이 실리콘 protector를 이용하여 fitting하였다. 순음 청력 검사기는 Beltone 3000, 임피던스 검사기는 GSI 33을 사용하였다.
통계처리는 paired t test를 이용하여 술전과 술후의 검사 측정치를 비교하였으며 independent t test로 C1(-100∼-200 mmH 2O)과 C2(<0A65A>-200 mmH 2O)의 비교, f2/f1 비에 따른 값의 비교에 사용하였다.
결과
I군：f2/f1 ratio 변화에 따른 결과
f2/f1＝1.21, stimulus level은 70∼70 dB SPL로 주었을 때 술후 C1 type 군에서 전 주파수대에서 amplitude가 감소하는 양상을 나타냈다. 1, 1.5, 2, 3 kHz에서 통계적으로 의미있는 차이를 보였으며(p<0.05) 4, 6 kHz대에서는 감소하지만 통계적으로 차이는 없었다(Fig. 1a). 이러한 양상은 C 2 type 군에서도 동일한 양상을 나타냈다(Fig. 1b). f2/f1의 비를 1.22로 변화시킨 Fig. 1c and d에서도 동일한 양상을 보이고 f2/f1의 비가 1.23인 Fig. 1e and f도 같은 양상이다. f2/f1가 1.21, 1.22, 1.23일 때 이들 상호간에도 그래프상 비슷한 amplitude를 보이고 서로간에도 통계학적으로 의미있는 차이는 없었다.
II군
고정된 f2/f1 ratio에서 자극음 강도 변화에 따른 결과
변조 이음향방사에 대한 결과로서 자극음의 강도를 감소시킴에 따라 비슷한 양상으로 amplitude가 감소하는 것을 볼 수 있다. 70∼70 dB SPL의 강도에서는 1, 1.5, 2, 3 kHz에서 통계학적으로 의미있는 차이를 보였으며(p<0.05) 4, 6 kHz 주파수대에서는 차이가 없었다. 60∼70 dB SPL, 30∼40 dB SPL의 강도에서는 1 kHz 주파수에서는 차이가 없었으나 1.5, 2, 3 kHz의 주파수에서는 의미있는 차이를 보였다(p<0.05)(Fig. 2).
유발 이음향 방사 결과
70 dB SPL, nonlinear mode, click sound의 조건하에서 실시한 유발 이음향방사에 대한 결과는 reproducibility는 55.6%에서 38.9%로, response는 7.5 dB SPL에서 3.7 dB SPL로 감소하는 것을 볼 수 있었다. 0.5 reproducibili-ty criteria에 미달하는 사람의 비율은 정상압에서는 7명, 중이내 음압인 경우는 18명으로 나타났다. Band frequency는 전 주파수대에서 고르게 감소하는 양상을 보였으며 이러한 수치의 감소에도 불구하고 1 kHz에서만 통계학적으로 의미있는 차이를 볼 수 있었다(p<0.05)(Table 2).
두 군 모두에서 시행한 변조 이음향방사에서 response level이 noise floor level보다 5 dB 이상 큰 양성 반응의 경우를 주파수별로 구분하여 보면, I, II군 모두 2000 Hz 전후에서 양성률이 증가하는 것을 볼 수 있으며 중이내 음압 형성시 양성률이 감소하는 것을 볼 수 있었으나 통계학적인 유의성은 없었다(Table 3).
고찰
이음향방사는 임상적으로 내이 병변 진행의 감지(monitor)와 유소아 청력의 screening test에 주로 이용되고 있다.6) 정상 유소아에 흔한 중이 음압은 이음향방사의 측정치에 영향을 줄 수 있다. 이음향방사는 중이를 거쳐 외이에서 측정되므로 중이는 자극음의 내이로의 전달과 방사음의 외이로의 전달로 이음향방사에 두 단계로 관여하게 된다. 기존의 이음향방사 측정시 중이 압력 변화 방법은 두 가지로 하나는 폐쇄된 외이도에 압력 변화를 주는 방법이며,2)7) 다른 하나는 압력실(pressure chamber)에서 대기압을 변경시켜 중이 압력에 변화를 주는 방법이다.3) 이들 방법은 모두 외이압을 변화시켜 상대적으로 중이 압력을 변화시키는 것으로 정상소아에서처럼 외이 압력은 정상이고 중이만 음압인 절대적인 중이 음압과는 다르다. 상기한 두 방법은 외이 압력 증가로 상대적 중이 음압을 만드나 내이에 미치는 압력이라는 관점에서는 절대적인 중이만의 음압과는 다른 점이 있다. 외이의 압력 증가는 고막을 안으로 밀고 이소골을 통한 압박은 전정을 통해 난원창, 정원창 모두의 압력을 증가시킨다. 그러나 소아에서 흔히 보이는 중이의 압력 감소는 중이만의 절대적인 압력 감소로 난원창만의 압력 증가를 보인다.3) 내이의 압력 변화는 이음향방사에 영향을 줄 수 있으며 또한 외이의 압력 증가는 이음향방사 측정시 stimulus artifact에 변화를 주어 이에 의한 이음향방사의 변화 가능성이 있어 중이만의 음압시의 이음향방사 측정이 필요하다.7) Trine8)은 중이 음압 소아에서 외이 압력을 변화시켜 tympanometric peak에 맞추어 중이 pressure equalization 후 유발 이음향방사의 값이 증가한다고 보고하였다.
이관의 개구는 구개범장근(tensor veli palatini)에 의해 이관의 외측이, 구개거근(levator veli palatini)의 수축에 의해 내측이 열려지고,9) 비인강의 공기는 중이내로 들어간 후 정상적으로 중이내의 공기는 혈류를 통해 흡수된다. 이때 중이내는 일시적으로 음압이 형성되고 이관이 열릴 때 압력의 차이때문에 비인강에서 중이내로 공기가 다시 들어가고 중이는 정상압을 형성하게 된다.10) Becker11)는 인두 및 구개편도 적출술 후 일시적으로 이관기능의 장애로 중이내 음압이 형성되는 것을 보고하였고 Bonding12)은 구개편도 적출술 후 60%가 -100 mmH 2O 정도의 중이내 형성된다고 보고하였다.
중이는 모든 주파수를 동등하게 전달하지는 않으며 중이의 immittance중 mass와 elasticity는 음의 주파수에 따라 그 전달에 영향을 미친다. 낮은 주파수대의 음 전달에는 elasticity가, 높은 주파수대에는 mass가 영향을 미친다. 중이음압은 elasticity를 변화시켜 낮은 주파수대의 음전달을 억제한다.13)
변조 이음향방사 측정시 65 dB SPL 이상의 자극음을 줄 때 정상귀의 95% 이상에서 변조 이음향방사가 나타나며 75 dB SPL에서는 포화되어 반응 강도가 증가하지 않는다14)는 보고에 따라 I군에서는 자극음은 두 음 모두 70 dB SPL로 하였다. 한편 Harris15)는 f2/f1 비율 1.22를 기준으로 f2/f1이 클수록 저주파 변조 이음향방사는 증가하고 f2/f1이 작을수록 고주파 방사가 증가한다 하여 f2/f1 비율을 1.21, 1.22, 1.23으로 변경하여 자극하였다. II군에서는 자극음의 크기에 따라 변조 이음향방사의 기전이 다르다16)고 알려져 있으므로 f2/f1 비율은 1.22로 고정하고 30∼40 dB SPL, 70∼70 dB SPL, 60∼70 dB SPL의 자극음을 주었다.
Naeve2)는 -200 mmH 2O에서 ＋200 mmH 2O까지 압력을 외이에 가했을 때 유발 이음향방사의 값이 없어진다 했고 Hauser3)는 6과 8 kPa 이상의 압력변화시만 4 kHz 주위의 frequency band에서만 amplitude가 감소하는 것을 보고하였다. 그러나 Schmuziger5)는 중이내 음압시 전 주파수대에서 고르게 감소하는 것을 보고하였다. Veillet7)는 외이에 -180 mmH 2O에서 ＋180 mmH 2O의 압력변화를 줄때 3.6 kHz 이하의 유발 이음향방사의 값이 감소하나 reproducibility는 80%로 변화가 없다고 했다. 저자들의 경우에는 중이내 음압이 형성시 wave reproducibility는 55.5%에서 38.9%로 감소하고 band frequency의 값도 1, 2, 3, 4, 5 kHz에서 전반적으로 고르게 감소하는 것을 볼 수 있었으며 1 kHz대에서는 통계학적으로 의미있는 차이를 보였다(p<0.05).
한편 변조 이음향방사는 저자마다 주파수 특이성을 보인다고 보고하였지만 약간씩 차이가 있다. Hauser 등3)은 압력실 연구에서 등비중항(geometric mean)이 614와 963 Hz일 때 영향을 많이 받고 1342, 2101, 2921 Hz에서는 약간의 영향을 받고 4567, 6341 Hz에서는 영향이 없다고 하였다. Plinkert4)는 2 kHz 이하의 저주파수대에서 영향을 많이 받지만 그 이상의 주파수대에서는 변화가 없다고 보고하였다. Schmuziger 등5)의 연구에 의하면 1 kHz 정도의 주파수대에서 가장 영향을 많이 받는다고 보고하였다. 본 결과에서는 중이내 음압이 형성될 때 전 주파수대에서 영향을 받고 1, 1.5, 2, 3 kHz에서는 통계학적으로 의미있는 영향을 받았다(p<0.05). 자극음의 강도가 변함에 따라 약간씩의 차이를 보이고 있는데 60∼70 dB SPL, 30∼40 dB SPL로 음의 자극을 주었을 때는 1 kHz대에서 의미있는 차이를 볼 수 없는 것은 낮은 주파수 대에서는 amplitude가 감소하여 소음에 영향을 받게 되는 변조 이음향방사의 특징 때문으로 생각된다.6) C1과 C2에서의 비교는 통계학적으로 차이를 발견하지 못하고 비슷한 수치를 얻어 음압의 정도에 따른 값의 차이를 발견할 수 없었고 f2/f1 비의 변경에 따라서도 차이를 발견할 수 없었다. 즉 1.21, 1,22, 1.23에서 별다른 차이를 보이지 않았으며 f2/f1의 비가 1.22근처에서 실시하면 무방하리라 생각된다.
결론
구개편도 및 아데노이드편도 적출술 후 일부에서 성공적으로 중이내 음압(negative pressure)을 유발할 수 있었으며 중이내 음압이 생겼을 때 3 kHz 이하의 저음역 주파수대에서 에너지량이 감소하는 소견을 보였고 4 kHz 이상의 고음역에서는 영향을 받지 않았다. 그러므로 소아의 청력에 대한 집단선별검사(screening test)시 중이내 임피던스 검사를 동시에 시행해야 하며, 만일 중이내 음압이 있으면 이음향방사의 전반적인 수치는 떨어지고 특히 변조 이음향방사의 저주파에서는 약간의 보정을 해서 결과를 해석해야 false alarm rate를 낮출 수 있다고 생각한다.
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