| Changes in External Ear Resonance after Ventilation Tube Insertion in Pediatric Patients with Middle Ear Effusion. |
| Yang Sun Cho, Seok Joo Koh |
| Department of Otorhinolaryngology, College of Medicine, Sungkyunkwan University, Samsung Medical Center, Seoul, Korea. yscho@smc.samsung.co.kr |
| 소아 장액성 중이염 환자에서 환기관 삽입 후 외이도 공명의 변화 |
| 조양선 · 고석주 |
| 성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 이비인후과학교실 |
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| 주제어:
외이도 공명ㆍ환기관ㆍ장액성 중이염. |
| ABSTRACT |
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Middle ear effusion (MEE) is common in children, so the effects of the ventilation tube (VT) should be taken into account in prescribing hearing aids. With the ventilation tube, the external auditory canal communicates with the middle ear space, hence changing the impedance in the middle ear. This change, in turn, will have an effect on the external ear resonance (EER, real ear unaided response (REUR)). The aim of this study is to observe the effects of the tympanic membrane perforations caused by the ventilation tube on EER.
MATERIAL AND METHODS:We selected 30 ears with MEE and measured EER before and after the ventilation tube insertion. We compared the EERs of the control group with the MEE group and two types of VT groups.
RESULTS:
In the subjects who had middle ear effusion, the average gain of the peak resonance was larger than that of the control group. After the VT insertion, the amplitude of the gain decreased to the level of control groups, although negative gain appeared in some cases characteristically around 1000 Hz. This negative gain was observed more frequently in the VT with larger diameter.
CONCLUSION:
The external ear resonance gain can be changed according to disease status or by VT insertion in patients with MEE. These changes should be considered especially in the low frequencies around 1000 Hz when prescribing the hearing aids for patients. |
| Keywords:
External ear resonance (EER)ㆍReal ear unaided response (REUR)ㆍMiddle ear effusion (MEE)ㆍVentilation tube (VT) |
서론
정상인에서 측정한 외이도 공명은 두 개의 정점을 보이는데, Hong 등1)은 한국인 성인에서의 제 1 정점은 평균 2620 Hz에서 18.56 dB라고 하였고, 신생아나 영아에서는 제 1 정점이 고주파로 이동하지만, 2세 이후에는 성인과 비슷해진다고 알려져 있다.2)
일반적으로 소아에서의 장액성 중이염의 발생 빈도는 매우 높아서, Haggard등3)은 3세에서 6세까지의 소아 중 20% 정도가 장액성 중이염을 가지고 있다고 하였다. 장액성 중이염의 치료는 우선 항생제를 투여하며 관찰하다가, 3개월 이후에도 호전이 없으면 환기관 삽입을 고려하게 된다.
한편 신생아는 750명 중 약1명이 보청기를 필요로 하는 고도난청이며,4) 감각신경성 난청인 소아의 24∼35%가 장액성 중이염으로 인하여 환기관을 삽입하였다는 연구도 있다.5)6) 따라서 보청기를 필요로 하는 고도난청의 소아가 장액성 중이염에 이환되면 일시적으로나마 환기관 삽입이 필요하게 된다.
국내에서는 흔히 Paparella 1형과 2형의 환기관을 사용하는데 두 가지 형의 무게와 내경이 다르므로, 환기관을 삽입한 경우 외이도 공명의 변화에 따른 주파수별 이득 특성은 다를 것으로 예상되나, 실제로 어느 정도의 주파수에서 이득이 얼마나 변화하는지에 관한 연구는 드물었다. 본 연구에서는 소아에서 환기관을 삽입할 때 외이도 공명의 변화에 대하여 보청기 처방에서 고려해야 할 점을 분석하였다.
대상 및 방법
중이강의 삼출액이 확인된 장액성 중이염 21명의 30귀를 대상으로 하였는데, 연령분포는 2세부터 12세까지이며(평균 5.9세), Paparella 1형 환기관을 삽입한 군은 10명의 15귀, 2형을 삽입한 군은 11명의 15귀이었다. 대조군은 외이도나 고막에 병변이 없는 29명의 58귀를 대상으로 하였으며 연령 분포는 2세에서 9세까지였다(평균 5.4세).
환기관 삽입은 전신 마취 또는 국소 마취하에 실시하였는데, 고막의 절개는 전하방에 방사상으로 하였고, 절개 후 중이강 내의 삼출액을 확인한 후 흡입기로 모두 제거하였다.
외이도 공명의 측정은 시술 전(MEE군)과 시술 7일 후(VT군) 외이도와 중이강이 충분히 건조해진 후에 각각 실시하였다. Real ear analyzer(Fonix 6500-CX with Quik-Probe Ⅱ, Frye Inc., USA)를 이용하였고, loudspeaker는 피검자의 외이로부터 약30cm의 거리, 방위각(azimuth) 45°에 위치하였으며, reference microphone은 Velcro headband를 이용하여 이개 위에 지면과 평행하게 부착시키고, probe tip은 외이도 입구에서 약17mm 안쪽에 위치하도록 하였다. 자극 신호는 70 dB SPL의 speech frequency-weighted composite signal(125∼8000 Hz)을 1∼2초간 주었고, reference microphone과 probe tube microphone의 출력을 실시간으로 동시에 측정하여, 두 값의 차이는 주파수(frequency, Hz)에서의 이득(gain, dB)으로 그래프로 표시되었다. 외이도 공명 주파수-이득 곡선은 흔히 제 1, 제 2 정점이 나타나는데(Fig. 1), 제 2 정점은 개인별 변화가 많고 주로 4 kHz이상의 고주파에서 나타나서 실제 보청기 처방에는 크게 고려하지 않아도 되므로, 본 연구에서는 제 1 정점만을 측정하고 비교하였다.
외이도 공명과 외이도 용적과의 관계를 알아보기 위해 외이도 용적을 측정하였다. Impedance audiometer(GSI33 ver2. Middle ear analyzer, Granson-Stadler Inc., USA)를 이용하였으며 MEE군은 27귀, VT군은 22귀에서 측정하였다.
중이 환기관은 Paparella 1형과 2형(Xomed surgical products, Inc., USA)을 사용하였는데, 내경은 각각 1.14 mm, 1.52 mm 이며 전자저울(모델 AE240, Mettler Co., USA)로 5번 반복 측정한 질량의 평균치는 각각 0.005 g, 0.009 g이었다.
통계 처리는 SPSS 7.5 for Windows(version 7.5, SP SS Inc., Chicago, USA) 통계 프로그램을 이용하여 Student's t-test, paired t-test, Pearson's correlation analysis, one-way ANOVA with multiple comparison(Duncan analysis)을 시행하여 분석하였다.
결과
대조군은 평균 3.2 kHz에서 17.7 dB의 공명이득을 나타냈다. MEE군에서는 평균 2.7 kHz에서 22.8 dB의 공명이득을 보였으며, 환기관 삽입 후에는 평균 3.3 kHz에서 17.6 dB의 공명이득을 보였다(Fig. 2). 제 1 정점의 이득과 주파수의 평균치를 분석한 결과는 다음과 같다.
1) 대조군, MEE군, VT 군의 비교：공명이득은 MEE군이 다른 두 군보다 현저히 증가된 값을 보였다. 주파수도 MEE군이 다른 두 군보다 유의하게 낮은 주파수에서 최대 공명이득을 나타냈다(Table 1, one-way ANOVA).
2) MEE군과 VT군의 비교：공명이득은 VT군의 두 가지 형태에서 모두 감소하였다. 주파수의 경우 VT군 전체에서는 의미 있게 증가하였으나, 2형 환기관에서는 주파수가 증가하는 경향을 보였으나 통계적으로는 유의하지 않았다(p＝0.07)(Table 2, paired t-test).
3) 대조군과 VT군의 비교：이득과 주파수 모두에서 VT의 형태에 상관 없이 유의한 차이를 보이지 않았다(Table 3, Student's t-test).
4) VT군에서의trough：VT군에서 특징적으로 저주파영역에서 negative peak 가 나타났는데(Fig. 2), 1형은 5귀(33%), 2형은 12귀(80%)에서 관찰되었다. Negative peak는 500 Hz에서 1800 Hz사이에서 나타났으며 평균 주파수는 1.1±0.4 kHz, 평균 이득은 -2.6±1.4 dB이었다.
5) 외이도 용적과 공명과의 관계：외이도 용적의 평균은 MEE군이 0.94±0.23 ml이고, VT군은 3.11±2.00 ml로 두 군간의 차이는 통계적으로 유의하였다(p<0.05). VT 군에서 Pearson's correlation analysis를 이용한 외이도 용적과 제 1 정점과의 상관 분석에서는 이득과 주파수 모두에서 통계적 의미가 없었다. 외이도 용적과 negative peak와의 상관 분석에서는 이득과는 유의한 상관관계가 없었으나 용적이 증가할수록 주파수는 유의하게 낮아졌다(R＝-0.76, p<0.05).
고찰
Probe tip으로 측정한 외이의 공명은 이개, 외이도 등의 구조에 의하여 결정되며 어느 정도 개인차가 있다. 국내에서는 Hong 등1)이 성인들의 96귀를 대상으로 외이도의 공명을 측정하여 제 1 정점이 평균 2620 Hz에서 18.56 dB라고 하였다. 저자들은 2세에서 9세 사이의 소아 58귀에서 외이도 공명을 분석하였는데, 평균 3190 Hz에서 17.7 dB이었다. 기존에 성인들만의 자료보다는 평균 주파수가 유의하게 증가하였고(p<0.05), 이득은 다소 감소하였다(p＝0.07).
소아의 장액성 중이염에 대하여 Mackenzie등7)은 182귀를 대상으로 하여 외이도 공명을 측정하였는데, type A tympanogram의 경우의 이득은 평균 17.9 dB이었고, type B tympanogram의 경우는 평균 23.6 dB이었다. 또한 resonant peak의 크기와 순음 청각 역치와는 의미 있는 상관 관계가 있다고 하여, 삼출성 중이염을 진단할 때 tympanometry보다는 민감도가 떨어지지만 더 특이도가 높다고 했다. McPherson 등8)은 소아 중이염에서 외이도 공명을 측정하여 이를 중이강의 삼출액의 유무와 비교하였는데, 이득이 24 dB이상일 경우는 15%의 환자에서, 22 dB이하일 경우는 79%가 삼출액이 없어서, 장액성 중이염 진단의 선별검사로서 외이도 공명의 유용성에 대해 제시하였다. 두 실험 결과에 따르면 중이강의 삼출액은 고막의 impedance를 증가시키고 중이의 강직 인자(stiffness factor)를 증가시켜서 공명이득을 증가시키는 것으로 생각된다.
외이의 구조가 변하면 공명도 달라질 것으로 예상되는데, 특히 고막이 천공된 경우는 실제로 외이도의 용적이 증가하므로 공명에 큰 영향이 있을 것이다. Goode등9)은 사체의 측두골 1개로 실험적인 고막 천공을 유발한 후 공명의 변화를 측정하였는데, 0.75 mm까지는 변화가 없다가 1.5 mm와 2.0 mm 천공의 경우 약 3 dB의 이득 소실이 있다고 하였다.
그러나 장액성 중이염 환자에서 환기관 삽입 후의 외이도 공명에 대해서는 보고된 바가 드문데, 본 연구에서 장액성 중이염을 가진 환자가 환기관을 삽입하였을 때 외이도 공명의 제 1 정점은 주파수가 약 600 Hz 높은 곳에서 이득은 약 5 dB정도 저하되었다. 이는 환기관 삽입 후에 중이강의 삼출액이 모두 제거되어 impedance가 크게 감소하였으며 환기관에 의한 고막 천공 효과가 더해졌기 때문으로 설명할 수 있다. 이때 환기관의 무게에 의한 impedance의 증가는 비교적 적은 것으로 생각된다. 한편 환기관을 삽입한 경우의 공명 이득이나 주파수가 정상군과 크게 다르지 않은데, 단순한 고막 천공의 경우에는 이득의 감소가 예상되는데 비해 환기관을 삽입한 경우는 환기관의 질량이 고막의 stiffness를 증가시키는 요인으로 작용하여 이득을 증가시키기 때문으로 생각된다. 즉, 환기관의 내경이 1형은 1.14 mm, 2형은 1.52 mm이며, 무게는 각각 5 mg, 9 mg으로 천공에 의한 이득의 감소와 질량에 의한 impedance증가 효과가 상쇄되기 때문이다.
외이도의 용적은 공명에 많은 영향을 미칠 것으로 예상이 되지만 실제로 공명과 유의한 관계가 없으며1) 공명의 변화를 예측하는데 좋은 지표가 되지 않는다고 알려져 있다.10) 본 연구의 결과에서도 외이도 용적과 공명의 이득, 주파수와는 일반적으로 상관 관계가 없음을 알 수 있었다. 다만, 외이도의 용적이 증가하면서 negative peak의 주파수가 유의하게 낮은 쪽으로 편위되었는데, 이러한 결과도 negative peak이 환기관을 삽입한 모든 경우에 나타나는 것이 아니기 때문에 일반화 시키기는 어렵다고 생각된다.
Martin 등11)은 중이 환기관을 삽입한 16명의 소아를 대상으로 realear to coupler difference(RECD)을 측정하여 정상군과 비교하였을 때, 환기관을 가진 군은 0.75 kHz이하의 저주파에서 정상군에 비하여 이득이 현저하게 작았으며 0.2∼1.0 kHz에서 trough를 보였는데, 이러한 경우 보청기를 처방하려면 저주파에서 추가 이득이 필요함을 제시하였으며 이는 환기관을 삽입한 귀에서 강직 인자가 줄어들어 저주파음이 중이로 더 많이 전달되어 빠져나가기 때문이라고 하였다. RECD는 REUR과 2 cc coupler에서의 반응의 차이를 구한 것으로 직접적인 외이도 공명을 나타내지는 않지만 두 군간의 대체적인 차이는 REUR과 비슷하게 나타날 것이다. 이들의 연구에서도 2 kHz 이상의 주파수에서는 차이를 발견하지 못하고 단지 저주파에서의 차이를 강조하였다. 본 연구에서 관찰된 저주파의 trough도 비슷한 기전으로 설명할 수 있으며 특히 2형 환기관을 삽입한 군의 대부분(80%)에서 trough가 관찰되었는데, 이는 negative peak의 형성이 천공의 크기와 연관이 있음을 시사한다. 위와 같은 결과에서 환기관을 삽입한 경우에는 저주파에서의 음압 손실이 예상되며 이러한 경향은 특히 2형 환기관을 삽입한 경우 더 심하므로 보청기를 사용하고 있는 환아가 환기관을 삽입할 때 이러한 손실을 보정해 주어야 할 것으로 사료된다.
결론
장액성 중이염을 가진 환아에서 환기관을 삽입하면 공명 주파수가 높아지며 이득이 감소한다. 환기관을 삽입하였을 때 제 1 정점의 공명이득과 주파수는 정상 대조군과 차이가 나지 않으나 1000 Hz 근방의 저주파에서 이득이 감소하는 경향이 있다. 장액성 중이염은 상태에 따라 외이도의 공명을 여러 가지로 변화시키므로 보청기가 필요한 고도난청 소아에서 환기관을 삽입한 경우 이러한 점들을 고려하여 real ear measurement를 다시 시행하고 fitting을 해주는 것이 필요할 것으로 사료된다.
REFERENCES
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2) Kruger B. An update on the external ear resonance in infants and young children. Ear Hear 1987;8:333-6.
3) Haggard M, Hughes E. Screening children's hearing. London: HMSO;1991.
4) Feinmesser M, Tell L. Evaluation of methods on detecting hearing impairment in infancy and early childhood. In: Mencher ET, editors. Early Identification of Hearing loss. Basel and New York:S. Karger;1976. p. 102-13.
5) Brookhouser PE, Worthington DW, William JK. Middle ear disease in children with sensorineural hearing loss. Laryngoscope 1993;103:371-8.
6) Das VK. Prevalence of otitis media with effusion in children with bilateral sensorineural hearing loss. Arch Dis Child 1990;65:757-9.
7) Mackenzie K, Dempster JK. External ear resonance in children with otitis media with effusion. Clin Otolaryngol 1990;15:415-20.
8) Mcpherson B, Smyth V, Scott J. External ear resonance as a screening technique in children with otitis media with effusion. Int J Ped Otorhinolaryngol 1993;25:81-9.
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10) Barlow NLN, Auslander MC, Rines D, Stelmachowicz PG. Probe-tube microphone measures in hearing-impaired children and adults. Ear Hear 1988;9:333-6.
11) Martin HC, Munro KJ, Langer DH. Real-ear to coupler differences in children with grommets. British J Audiol 1997;31:63-9.
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