Quality of Tinnitus.

Chae, Sa Yong

Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 40(12); 1997 > Article

Original Article

Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1997;40(12): 1734-1740.

Quality of Tinnitus.

Sa Yong Chae

Department of Otolaryngology, The Catholic University of Korea, College of Medicine, Seoul, Korea.

이명의 음질

채세용

가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실

ABSTRACT

BACKGROUND:
Evaluation of the quality of tinnitus is very useful for understanding of the nature of tinnitus by non-sufferers including physicians. But tinntus matching with pure tone is a limited access to qualify tinnitus and frequently it is difficult for sufferer to match and this may be an important cause of low test-retest reliability.
OBJECTIVES:
The aim of this study are to identify sounds mimicking tinnitus using generated and environmental sounds and its reliability on repeated tests.
MATERIALS AND METHODS:
34 patients(M: 22, F: 12) who have suffered from continuous tinnitus were selected. Electronically generated sounds were pure tone, narrow band(1/3 octave band width) noise filtered from gaussian noise, random frequency band sine waves with center frequency. Twenty artificial and fourteen natural environmental sounds were recorded and calibrated. The most similar sound were selected by sufferer three times at the minimum time interval 2 weeks. The frequency spectrums of environmental sounds were analyzed.
RESULTS:
The most similar sounds mimicking tinnitus were pure tone(29.2%), frequency modulated sine wave(27.1%), natural environmental sounds(20.8%), narrow bane noise(14.6%), artificial environmental sounds(12.5%) in order. The reliability of the selection of the most similar sounds on repeated tests were very high(94.1%). The spectrum of the environmental sounds selected were broad. CONCLUSIONS: The quality of tinitus can be evaluated more objectively by electronically generated sounds which are highly reproducible. The quality of tinnitus is quite consistent. Also in the majority, the quality of tinnitus is different from the quality of pure tone.

Keywords: TinnitusㆍQualityㆍMimicking soundsㆍReliability

서론 이명의 음질은 시간과 주파수 성분으로 그 특성을 표현할 수 있다. 이 특성들은 환자가 자신의 이명과 비슷한 소리를 말소리로 표현하거나 주위에서 나는 비슷한 소리를 가리키는 방법을 이용하여 표시할 수 있다. 그러나 개인마다 소리의 경험이 다양하고 음가로 표현할 때 크게 제약을 받으므로 어렵고 주관적인 한계를 지닌다. 이명의 음질을 보다 객관적으로 표시 방법으로 주파수가 일정한 순음(pure tone)을 들려주고 이명과 비교하여 가장 비슷한 높이와 세기의 순음을 고르는 방법을 가장 널리 사용한다. 그러나 이 방법은 이명의 음질이 다양한 주파수가 섞인 잡음이 많고, 청각계 내부와 몸 밖에서 발생하는 소리는 특성이 다를 뿐아니라 대상이 소리의 높이와 세기를 혼동하며 이명의 크기와 특성이 시간에 따라 변할 수 있기 때문에 제약을 받는다. 따라서 일반적으로 순음을 이용하여 이명의 크기와 높이를 측정한 결과는 신뢰성이 낮아 이명의 진단이나 치료 결과를 평가하는데 어려움을 주고 있다. 음악 합성기(music synthesizer)의 소리를 조절해서 이명과 비슷한 소리를 만들어 조사한 시도가1) 있었으나 반복검사를 통해서 그 신뢰성이 검증된 적은 없다. 이 연구의 목적은 첫째 순음 이외에 주위 소리나 합성한 소리중 이명과 비슷한 소리가 있는지 확인하여 이명 소리의 음질을 이해하고 둘째 이명과 선택한 비슷한 소리가 반복적인 검사에서 신뢰성이 있는지 알아보는데 있다. 대상 1993년 9월부터 1996년 9월까지 가톨릭 대학교 의과대학 부속 강남성모 병원 외래에 지속적인 이명을 주 증상으로 방문하여 평가를 받고 등록한 환자 중 주위 소음이 45dBA 이하인 조용한 실내에서 자신의 이명을 들을 수 있는 34명(여：12, 남：22)을 선정하여 평가하였고 선정 기준은 성별, 나이, 원인, 기간, 나는 쪽, 난청 동반 여부, 지장을 받는 정도 등은 제한하지 않았으나 비청각성 이명과 양측에 고도 이상의 난청으로 언어나 의미 소통에 심각한 지장을 가지고 있거나 신경계 질환으로 판단과 협조에 지장이 있는 경우는 제외하였다. 방법 1. 청력 평가 청력은 청력검사기(GSI 10, Grason-Stadler, INC. USA)를 이용하여 0.125, 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 6.0, 8.0KHz 주파수의 순음에 대한 각각의 문턱값(threshold)을 2회 이상 측정하였으며 문턱값이 한 주파수라도 26dB 이상인 경우를 청력 손실이 있다고 판정하였다. 청력 손실이 있는 주파수 구간에 따라 0.125∼0.5KHz 사이를 저음형, 1∼3kHz 사이를 중음형, 4∼8KHz 사이는 고음형으로 구별하고 또 2개 이상의 주파수 구간에서 20dB 미만의 문턱값 변화가 있을 때를 수평형으로 지칭하여 표시하였다. 2. 소리 준비 설문조사와 면담을 토대로 소리의 발생이 인공적인지 자연적인지 여부와 발생한 소리의 주파수인지 또는 크기와 주파수 분포 범위에 따라 다음과 같은 네 가지 범주의 소리를 사용하였다. 1) 순음 ANSI S3.6-1989로 보정되고 어음 회로가 장치된 청력검사기(Qualitone WR-C, Minneapolis, MN, USA)안에 있는 소리 발생 장치에서 나오는 순음을 사용하였으며 주파수는 125, 250, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 6000, 8000Hz 11종이고 크기는 1dB간격으로 조정이 가능한 0에서 110dB 범위였다. 2) 주변 잡음 1375명의 조사자 중 이명과 비슷한 주변 소리를 써 낸 820명(60.4%)의 응답을 기초로 하였다. 비슷한 주변 소리로는 532명(64.9%)이 자연음 22종을, 288명(35.1%)이 인공음 36종을 지적하였다. 이중 가장 많은 빈도를 보인 자연음 14종, 인공음 20종을 녹음하였다. 녹음은 예비 증폭기가 달린 콘덴서 마이크로폰을 통해 디지탈 녹음기(DAT-88, Hitachi, Japan)에 녹음하였으며 필요에 따라 집음기를 사용하였다. 녹음한 소리를 컴퓨터의 소리카드를 통해 컴퓨터에 입력하였고 이 때 쌤플수는 초당 44100회였다. 컴퓨터에 입력한 소리들은 순음 청력기를 이용해 그 크기를 보정한 후 다시 저장하였다. 3) 합성 잡음 (1) 소폭 잡음(narrow band noises) MATLAB(The Mathworks, Inc. v 4.2c.1) 프로그램을 이용하여 Gauss형 백색 잡음(Gaussian white noise)을 구성한 후 프로그램 휠터에 통과시켜 중심 주파수를 중심으로 낮은 주파수(low-cut frequency)와 높은 주파수(high-cut frequency)의 범위가 각 각 중심(center) 주파수의 0.819배와 1.122배인 1/3 옥타브의 폭을 가진 소폭 잡음을 만들었다. 중심 주파수는 250∼16000Hz 범위에서 250∼1000Hz 사이는 50Hz 간격으로, 1000∼2000Hz 사이는 100Hz 간격으로, 2000∼8000Hz 사이는 400Hz 간격으로, 8000∼16000Hz 사이는 800Hz 간격으로 설정한 60개였다. 이를 컴퓨터의 소리카드에 적합한 파일로 만들어 소리카드를 통해서 출력하여 순음청력기를 이용하여 그 크기를 보정한 후 저장하였다. (2) 변조 싸인파(frequency modulated random number sine waves, FMS) 진폭이 일정한 싸인파의 수를 무작위로 하기 위해 0에서 1사이를 무작위로 배정한 유리수(random number, RN)와 주파수의 폭을 정하기 위해 1에서 4까지 0.5 간격, 5에서 11까지는 1간격으로 배열한 14가지 간격수(interval number, IN)를 변수들로 하여 중심 주파수를 중심으로 중심 주파수×{(IN＋0.5)/(IN＋RN)}의 관계가 성립하는 변조 싸인파를 MATLAB에서 작성하였다. 따라서 주파수 범위가 중심 주파수를 중심으로 낮은 주파수(low-cut frequency)와 높은 주파수(high-cut frequency)의 범위가 각 각 중심(center) 주파수의 0.125배와 1.5배였다. 각 간격수마다 중심주파수는 250∼16000Hz 범위에서 250∼1000Hz 사이는 50Hz 간격으로, 1000∼2000Hz 사이는 100Hz 간격으로, 2000∼8000Hz 사이는 400Hz 간격으로, 8000∼16000Hz 사이는 800Hz 간격으로 설정한 60개로 모든 간격수를 포함하면 총 840개였다. 이를 컴퓨터의 소리카드에 적합한 파일로 만들어 소리카드를 통해서 출력하여 순음청력기를 이용하여 그 크기를 보정한 후 저장하였다. 3. 소리의 주파수 분석 준비한 소리들 중 이명과 비슷한 대표적인 소리들은(Fast Fourier Transform)를 이용하여 주파수를 분석하였다. 4. 소리 바탕의 평가 과정 1) 예비 교육 대상에게 이명의 특성(체내에서 생기는 잡음이며 몸밖에서 생기는 소리와는 그 바탕이 다르게 들리는 점), 이명과 가장 비슷한 소리를 찾는 검사의 필요성과 중요성(이명의 들리는 것을 확인하고 치료 효과를 판정), 소리 높이와 크기의 개념(높이는 진동수의 많고 적음에 따라, 크기는 진동폭의 크기에 따라 결정됨), 검사 방법을 설명하였다. 찾아낸 소리와 이명이 서로 비슷한 정도는 아주 비슷함, 비슷함, 애매함, 다름의 네 가지 중 한 가지를 택하게 하였으며 애매함은 비슷한 점과 다른 점이 모두 있는 경우라고 설명하였다. 2) 비슷한 소리 찾기 검색할 소리는 한 쪽에서 이명이 들리는 경우는 반대 쪽 귀에, 양 쪽에서 들리는 경우는 이명이 약한 쪽에, 머리에서 들리는 경우는 청력이 좋은 쪽에 청력 검사용 해드폰(TDH-50P)을 이용하여 들려 주었다. 이명과 비슷한 소리를 찾는 첫 검색은 대상이 이명과 비슷한 주변 잡음이 있다고 하는 경우는 우선 녹음-저장한 주변 잡음들을 확인하였으며 다음 순음을 검색하고 비슷한 주파수가 확인되면 이와 비슷한 주파수대의 소폭 잡음이나 변조 싸인파 잡음을 검색 하였다. 비슷한 주변 잡음이 없다고 하는 경우는 먼저 순음의 각 주파수를 들려 주어 비슷한 소리가 있는지 확인하고 있는 경우는 이와 비슷한 주파수대의 소폭 잡음이나 변조 싸인파 잡음을 검색한 후 주변 잡음을 검색하였다. 찾아낸 비슷한 소리가 한 범주안에 두 가지 이상일 경우는 두 가지를 순서없이 번갈아 들려주어 각 범주에서 비슷한 소리를 한 가지씩 찾아내려고 하였으며 비슷한 소리가 두 가지 이상의 범주에 있을 때는 두 범주의 소리를 순서없이 번갈아 들려주어 더 비슷한 소리를 고르게 하고 검색한 소리의 비슷한 정도인 비슷함, 애매함, 다름으로 표시하였다. 찾아낸 비슷한 소리마다 그 크기를 조정하여 이명의 크기와 같은 수준을 그 소리에 해당하는 이명의 크기로 정하였다. 반복 검사는 네 가지 범주의 소리중 첫 검색에서 찾은 각 범주의 소리를 순서없이 들려 주되 첫 검사에서 비슷하거나 애매했던 소리는 주파수대와 크기를 우선 첫 검사와 같게 순서없이 들려주고 비슷한 정도를 확인하였으며 비슷한 정도가 변했거나 첫 검사에서 이명과 다르다고 하였던 범주의 소리는 주파수나 소리종류를 다시 검색하여 비슷한 정도를 정한 후 이명의 크기에 해당하는 각 소리의 크기를 측정하였다. 반복 검사는 최소한 3주 간격으로 3회 이상하였다. 결과 대상의 평균 연령은 42.6세(12∼72), 이명의 기간은 평균 4.1년(0.2∼17)이었다. 이명이 나는 곳은 귀가 32명, 머리가 1명, 귀와 머리에서가 1명이었고 귀에서 나는 경우 한 쪽이 21명(좌：11, 우：10), 양쪽이 11명이었다. 청력 손실은 33명(97%)에서 있었으며 양 쪽이 23명, 한 쪽이 10명이었고 31명(94%)이 감각신경성, 1명이 혼합성, 1명이 전음성이었다. 양 쪽에 청력 손실이 있던 23명 중 이명은 11명(48%)에서 한 쪽 귀에, 11명(43%)에서 양 쪽 귀에 있었다. 청력 손실이 한 쪽에 있는 경우는 모두 이명이 청력 손실이 있는 한 쪽에 있었다. 청력 손실의 모양은 주파수와 정도에 따라 한 쪽에 이명이 있는 20귀 중 고음형 6귀, 저-중음-수평 고음형 5귀, 저-중-고음 수평형 5귀, 저수평-중-고음형 1 귀, 저-고음형 1귀, 저-중음형이 1귀로 고음역을 포함한 난청이 95.2%였으며 양 쪽에 이명이 있는 22귀 중 저-중음-수평 고음형 10귀, 중-고음형 4귀, 고음형 2 귀, 저음형 2귀, 정상 2귀, 저수평-중-고음형 1귀, 중음형이 1귀로 고음역을 포함한 난청이 77.3%였다. 원인 또는 동반 질환으로는 원인 불명이 16명(47%), 돌발성 난청이 8명(24%), 청각 외상(acoustic trauma)이 4명(12%), 메니에르씨병이 3명(9%), 머리 외상이 1 명, 중이염이 1명, 전음성 난청이 1명 이었다(Table 1). 3회 반복검사에서 매 번 계속해서 이명과 비슷한 한 가지 소리를 지적한 경우가 31명(94.1%) 이었으며 2명(5.9%)에서는 반복검사 경과 중에 다른 소리로 변하였다(Table 2). 머리와 귀에서 나는 두 가지의 다른 소리의 이명이 있는 1명의 경우를 포함한 총 32개의 이명 소리가 있었다. 3회 계속해서 이 이명들과 비슷한 것으로 확인된 각 소리들은 중복되는 경우를 포함해서 48개였으며 이 중 순음이 14개(29.2%), 변조싸인파가 13개(27.1%), 소폭 잡음이 7개(14.6%), 주위 자연음이 10개(20.8%), 주위 인공음이 4개(8.3%)으로 순음 이외의 소리가 70.8%를 차지하였다(Table 3). 또 비슷하다고 지적된 소리들 중 이명과 가장 비슷한 한 가지 소리를 선택하게 해서 3회를 평균하면 총 32개의 이명 소리 중 각 소리가 차지하는 비율은 순음이 9개(28.1%), 변조싸인파가 7개(21.9%), 소폭 잡음이 4개(12.5%), 주위 자연음이 8개(25%), 주위 인공음이 4개(12.5%)으로 순음 이외의 소리가 71.9%를 차지하였다(Table 4). 이명과 가장 비슷한 소리로 확인된 소리들 중 주위 자연음으로는 곤충이 내는 소리였으며 풀매미(Melamsalta pellosoma) 소리가 8명, 참매미(Oncotympana coreana) 합창이 1명이었고 주위 인공음으로는 압축공기의 소리로 공기압축기에서 공기 빠지는 소리가 1명, 끓는 물 속 공기방울 터지는 소리가 1명 이었고 환기팬(ventilating fan) 소리 1명, 선반(lathe)작동 소리가 1명 이었다(Table 5). 이명과 가장 비슷한 소리의 주파수 분포는 변조 싸인파와 소폭 잡음은 합성한 조건에 상응하는 주파수 분포를 보였다(Fig. 1, 2). 순음은 주파수가 4∼8KHz가 8명, 0.5KHz 이하가 2명 이었고 변조 싸인파는 6∼8.8 KHz가 5명, 1∼2KHz가 2명 이었다. 소폭잡음은 5.2∼8KHz가 3명 0.25KHz가 1명 이었다(Table 6). 주위 자연음의 주파수 분포는 풀매미 소리가 6∼11KHz(Fig. 3), 참매미 소리는 2.5∼7KHz였으며 주위 인공음은 공기압축기에서 공기 빠지는 소리가 0.1∼12KHz(Fig. 4), 끓는 물 속 공기방울 터지는 소리가 0.1∼10KHz, 환기팬(ventilating fan) 소리가 0.1∼6KHz, 선반(lathe)작동 소리가 0.1∼0.7KHz였다. 고찰 이명을 객관적인 방법으로 연구하는 한 방법으로써 비슷한 음질을 지닌 소리를 찾아 내는 것은 시간이 많이 걸리고 환자나 검사자 모두 끈기가 필요하다. 그러나 환자나 의사를 포함한 다른 사람들이 이명을 이해하고 연구하는 데 중요하다. 순음이 아닌 소리를 사용하여 이명과 비슷한 소리를 검색한 보고는 드물다. Goodhill은 순음과 순음의 on-off, beat첨가, 변조(modulation), 섞음(mixing), 백색잡음등 20가지 합성음과 녹음된 7가지 주변음 등 27가지를 이용하여 5명에서 이명과 비슷한 소리를 확인하려고 시도하였으나 그 대상이 적고 반복 검사로 확인하지는 못하였다. Reed는 백색잡음을 변조기를 통과시켜 만든 일정한 폭의 잡음과 순음을 섞어 특정한 중심 특주파수를 중심으로 일정한 폭을 갖는 소리와 순음을 사용하여 바로 연이어 세 번 검사한 검사 결과 200명의 이명환자 중 26.5%가 순음과 비슷하고 70.5%가 일정한 폭을 갖는 잡음과 유사하고 3%는 유사한 소리를 찾지 못하였고 또 잡음의 폭은 44.6%가 600Hz 미만이고 55.4%가 1000Hz 이상이었다. Hazell은 sine, ramp, square 파형 생성, 주파수 범위 0.025∼16.7KHz, 잡음생성, 지속적 파형 윤곽(envelope) 변화, 필터를 이용한 폭 조정 및 이 소리들을 혼합할 수 있는 장치들을 갖춘 음악 합성기(music synthesizer)에서 이용하여 합성한 소리를 마이크로 들려주어 검사한 결과 39%가 순음, 52%가 소폭 잡음, 14%가 광폭잡음, 10%가 사각파형, 11%가 ramp형, 5%가 harmonic distortion이었다. 이 방법은 소리의 보정이 불가능하고 소리의 재현율이 떨어진다는 단점이 있으나 다양한 음질을 만들 수 있다. 이 연구가 위의 연구들과 다른 점은 시간 간격을 오래 둔 후 반복 검사를 한 점과 주파수를 변조한 싸인파를 추가하였으며 또 조사를 통하여 이명과 비슷하다고 알려진 소리를 녹음하여 주파수 범위를 분석하고 보정하여 사용한 점이다. 이 연구에서 이명과 비슷한 음으로 순음이 28.1%였으며 이는 Reed나 Hazell의 보고와 유사하며 순음 이외의 소리가 2/3 이상을 차지함을 확인 할 수 있었다. 이는 순음을 사용한 검사과정에서 이명과 비슷한 소리의 높이를 찾는데 어려움을 겪을 수 있음을 의미한다. 앞으로 이명이 순음이외의 소리와 유사한 환자에서 비슷한 소리의 높이와 크기를 찾을(matching) 때 순음을 이용할 경우와 이명과 유사한 비-순음을 사용하는 경우 높이와 크기의 변이의 폭이 차이가 있는지 즉 검사의 신빙도에 중요한 요소인지 검증이 필요하다. 또 합성한 음은 재현성이 아주 높으므로 이명의 음질을 평가하는데 표준화되고 보다 개관적인 방법을 제공하므로 더 많은 증례 검증을 통하여 보다 유사한 소리로 합성하는 방법을 찾아야 할 것이다. 이를 뒷받침 할 수 있는 한 가지로는 본 연구에서 보인 것처럼 비슷한 주변음을 수집 분석하여 유사한 형태의 소리를 합성하는 것이다. 결론 34명을 대상으로 합성음과 주변음을 이용하여 이명의 음질을 평가한 반복 검사에서 가장이 비슷한 소리로 선택한 신빙도는 94.1%였으며 가장 유사한 소리는 비-순음(곤충소리, 변조싸인파, 소폭잡음, 주위 인공음)이 71.9%를 차지하였으며 주위음은 대부분 광역의 주파수 분포를 보였다. 앞으로 이명과 유사성이 높은 합성음을 만드는 표준화된 작업이 필요하다.
REFERENCES
1) Hazell JWP：A tinnitus synthesizer：Physiological considerations. J Laryngol Otol. 1981；Suppl 4：187-195 2) Goodhill V：A tinnitus identification test. Ann Rhinol Laryngol. 1953；61：778-788 3) Reed GF：An audiometric study of two hundred cases of subjective tinnitus. Arch Otolaryngol. 1960；71：84-104