| The Latency of Distortion Product Otoacoustic Emissions in Normal Ears. |
| Jung Hak Lee, Sang Hyun Lee, Yong Bok Kim, Moon Suh Park, Jin Sook Kim |
1Department of Otorhinolaryngology, College of Medicine, Hallym University, Seoul, Korea.
2Department of Rehabilitation Medicine, College of Medicine, Hallym University, Seoul, Korea. |
| 정상 청력인에서 변조이음향방사의 잠복기에 관한 연구 |
| 이정학1 · 이상현1 · 김용복1 · 박문서1 · 김진숙2 |
| 한림대학교 의과대학 이비인후과학교실1;재활의학과학교실2; |
|
|
|
|
|
| ABSTRACT |
|
Distortion-Product Otoacoustic Emissions(DPOAEs) are thought to be generated from the cochlear outer hair cells. DPOAEs can be measured in the external ear canal twofold:amplitude and latency. However, most DPOAE studies deal with amplitude aspects. If DPOAE latency is related to the progression of the traveling wave along the basilar membrane, it may also reflect the cochlear function. The purpose of this study was to investigate if the latency measurement could be used as a clinical test of hearing. For this purpose, DPOAE latency measures were examined as a function of frequency from 1 to 8 kHz in 38 normal ears from 19 adults(7 females and 12 males). Results showed that the latency decreased as frequency increased up to 6 kHz. Test/retest reliability was relatively high in 4-6 kHz and the lowest at 1 kHz. There was no gender effect for all test frequencies. The results suggest that the measurement of DPOAE latency has a clinical potential, but more data be obtained before it can be clinically used. |
| Keywords:
Distortion product otoacoustic emission(DPOAE)ㆍDPOAE latency |
서론
이음향방사(Otoacoustic emission)는 와우의 외유모세포에서 발생되는 음향에너지로써 청신경으로 전달될 뿐만 아니라, 중이를 거쳐 외이도로 되돌아온다는 사실은 Kemp5)6)가 최초로 증명한 이후 널리 알려져 있다. 이음향방사는 외이도에서 간단히 측정될 수 있으며 변조이음향방사(distortion production otoacoustic emission)는 이러한 이음향방사의 한 종류로써 주파수가 근접한 두 종류의 순음(f 1, f 2)을 동시에 주면 자극음의 주파수와 다른 제3의 주파수, 특히 2f1-f2에서 큰 반응을 나타낸다.
변조이음향방사는 강도(amplitude)와 잠복기(latency)의 두 가지 측면에서 측정될 수 있는데 대부분의 연구는 강도에 중점을 두고 있다. 잠복기는 외이도에서 자극음을 준 시각부터 자극음이 중이와 난원창을 거쳐 와우에서 변조이음향방사를 발생시키고, 이것이 다시 외이도까지 되돌아오는데 걸리는 시간을 의미한다. 최근에 보고된 연구들7)8)9)은 잠복기가 와우기저막에서 음파의 진행과정(traveling wave)과 관계가 있기 때문에 잠복기도 와우의 기능을 반영할 수 있다고 주장하고 있다.
본 연구는 변조이음향방사의 잠복기에 대한 기초자료를 얻고 향후 임상적 응용이 가능한지를 살펴보고자 하였는데, 특히 주파수 증가에 따른 잠복기의 변화 정도, 재검사 신뢰도, 남녀간의 차이 등을 관찰하고자 하였다.
대상 및 방법
1. 대상
연구대상은 정상청력을 보이고 이질환의 병력이 없는 22세부터 30세까지의 건강한 성인 19명(남 12：여 7)의 38귀였다. 정상청력의 기준은 250Hz에서 8000Hz까지의 전 음역에서 기도순음청각역치가 20dB HL이내, 골도순음역치와의 차이가 10dB 이내, Type A tympanogram인 경우였다.
2. 검사장비
변조이음향방사 측정을 위해 주위소음이 30dBA 이하인 방음실에서 Otodynamics ILO92 이음향방사 분석기를 사용하였으며, 청각역치는 GSI-10 청각검사기로 구했다. Tympanometry는 GSI 33 immitance 분석기를 사용하여 조용한 방에서 측정하였다.
3. 변조이음향방사의 강도 측정
변조이음향방사의 강도는 2f 1-f 2에서 구하였으며, 배경소음이 8mPa을 넘을 때의 반응은 평균화과정에서 제외시켰다. 자극음으로 두 주파수(f1, f2)의 순음을 1.22(f2/f1)의 비율을 유지하면서 동시에 주었고, 자극음 강도는 정상인의 거의 모든 귀에서 의미 있는 변조이음향방사 반응이 나타나며 포화상태(saturation)에 이르지 않는 수준으로써 f2는 65dB SPL로 하였으며, f1이 f2보다 5∼10dB 높을 때 변조이음향방사 반응이 가장 크다는 보고에 근거하여3)4) f1은 75dB SPL로 하였다. 청각도상의 검사 주파수는 f2 기준으로 1, 2, 4, 6, 8kHz에서 측정하였다. 변조이음향방사의 강도 및 배경소음에 대한 더 자세한 측정방법은 기존연구 1)와 동일하다.
4. 변조이음향방사의 잠복기 측정
변조이음향방사의 잠복기는 2f 1-f 2에서의 강도가 기준반응, 즉 평균배경소음＋2 표준편차(standard deviation) 이상일 때 동일 주파수에서 위상기울기법(phase gradient method)을 이용하여 측정하였는데 그 절차는 다음과 같다. 첫째, 두 자극음(f1, f2)을 동시에 준 후 와우의 외유모세포에서 되돌아오는 2f1-f2 반응의 위상을 외이도에서 측정한다(Fig. 1). 둘째, f1은 고정시키고, f2를 증가시킨 후(f2′) 변화된 2f1-f2′ 반응의 위상을 다시 측정한다. 세째, 두 위상의 차이(phase difference)를 근거로 위상기울기(phase gradient)를 구한 후 f2와 f2′의 주파수차이로 나누어서 잠복기를 구하며 그 공식은 아래와 같다.
잠복기(단위：초)＝(위상차/360°)/(f2′-f2)
두 번의 위상만을 가지고 잠복기 측정이 가능하지만, 본 연구에서는 검사의 정확도를 높이기 위해 f2를 두차례 더 변화시켜 총 네번의 위상을 구한 다음 네 위상값의 회귀선, 즉 대표적인 위상기울기를 근거로 잠복기를 측정하였다(Fig. 2). f2를 변화시킬 때 와우기저막에서 파형의 변화를 최소화 하기 위해 f2 주파수의 4% 범위 이내에서 증가 시켰다. 즉, 1kHz에서는 한차례 증가폭을 12.2Hz, 2∼4kHz에 대해서는 24.4Hz, 6∼8kHz에서는 48.8Hz로 하였다(Table 1).
5. 검사절차 및 통계처리
첫번째 검사를 시행한 다음 1∼2주 후에 동일대상에 동일한 방법으로 재검사를 시행하였으며, 검사간 신뢰도(test-retest reliability)는 각 주파수에서 두번 검사의 상관계수로부터 추정하였다. 검사신뢰도와 관련된 또 다른 지표인 표준오차(standard error of measurement)를 구하였는데, 이는 한 개인의 반복적인 반응에 대한 표준편차의 추정치로써 재검사에서 반응의 변화가 의미 있는 변화인지를 판단하는데 도움을 준다.2)
결과
변조이음향방사의 잠복기 측정을 위해 각 검사주파수에서 위상을 4회 측정하는 동안, 변조이음향방사의 강도가 4회 모두 기준반응을 넘을 때까지 평균화했으며, 10.4 초까지도 기준반응을 넘지 못할 경우는 측정을 중단했다. 2, 4, 6kHz에서는 2.6∼5.2초의 평균화동안 모든 귀에서 잠복기 측정이 가능하였으나, 첫번째 검사중 1kHz와 8kHz에서 각 1귀, 두번째 검사중 1kHz에서 2귀, 8kHz에서 1귀 등에서 지나친 배경소음으로 인하여 10.4초 동안의 평균화에도 불구하고 네차례 측정중 일부 또는 전부가 기준반응 이하였기 때문에 적절한 잠복기 측정이 곤란하여 통계처리에서 제외시켰다.
첫 번째 검사결과에 대한 평균잠복기는 전반적으로 1kHz의 10.70ms부터 6kHz의 3.18ms까지 주파수가 증가함에 따라 점차 감소하였으나 8kHz에서는 3.28ms로 6kHz의 잠복기와 거의 비슷하였다. 표준편차는 1kHz의 2.70ms부터 6kHz의 0.42ms까지 주파수의 증가와 더불어 감소되었지만 8kHz에서는 0.45ms로 거의 변하지 않았다(Fig. 3).
주파수에 따른 잠복기의 범위도 주파수가 증가함에 따라서 점차 줄어들었고 ＋/-2 표준편차를 크게 벗어나는 잠복기값은 없었으며, 1∼2주 후에 시행된 재검사결과는 모든 주파수에서 첫 번째 검사결과와 유의한 차이를 보이지 않았다(paired t-test：p>0.05). 두 차례 검사결과의 상관계수(correlation coefficient)는 4kHz에서 0.80으로 가장 높았고, 2, 6, 8kHz에서는 0.61∼0.75로써 양호한 편이었으나, 1kHz에서는 0.49로 가장 낮았다. 검사신뢰도와 관련된 또 다른 지표인 표준오차는 1kHz에서 2.46ms로 가장 컸으며 6kHz의 0.29ms까지 주파수 증가에 따라 점차 감소하다가 8kHz에서는 0.33ms로 6kHz의 표준오차와 비슷하였다(Table 2).
남녀간의 차이는 본 연구에서 가장 낮은 주파수였던 1kHz에서 여성의 평균잠복기가 11.23ms로써 남성의 10.44ms보다 0.79ms 더 길었으나 통계적으로 유의하지 않았고(unpaired t-test：p>0.05), 다른 주파수에서는 거의 비슷하였다(Fig. 4).
고찰
1. 주파수와의 관계
변조이음향방사 잠복기에 포함되는 요소는(1) 자극음 송신기에서 고막까지,(2) 중이,(3) 전정창부터 기저막의 변조이음향방사 발생지까지,(4) 변조이음향방사 발생지에서의 여과(filtering)시간,(5) 변조이음향방사 발생지부터 전정창까지,(6) 중이,(7) 고막에서 반응음 수신기까지 걸리는 시간 등으로 분류할 수 있다. 이러한 일곱 단계중(1),(2),(6),(7)에서는 소리의 전달속도가 빠르기 때문에 전체 잠복기 중에서 차지하는 부분이 미미하며,(3),(4),(5)가 중요한 요소이다. 특히(3)과(5)는 자극음 주파수의 영향을 많이 받으며(4)는 주로 자극음 강도의 영향을 받는다.7)
본 연구에서는 전반적으로 자극음 주파수가 증가함에 따라 변조이음향방사 잠복기가 감소함을 보여주었는데 이러한 결과는 잠복기가 와우기저막을 따라가는 자극음의 파형 진행과정과 관계가 있다는 가설을 뒷받침하고 있다. 이러한 결과는 다른 연구결과7)8)와 비교해 보면, 검사방법상의 차이로 각 주파수에 따라서 잠복기 절대값의 차이는 있으나 주파수에 따른 전체적인 변화유형은 비슷하였다. 전반적으로 잠복기가 6kHz까지 줄어들다가 8kHz에서는 더 이상 줄어들지 않았는데, 이는 배경소음이 6kHz 이상에서 다시 증가되어 위상 측정시 더 많은 영향을 받기 때문일 것으로 생각된다.
2. 대상간 변산(Intersubject variability)
변조이음향방사의 잠복기 측정에서 대상간 변산을 대표할 수 있는 표준편차가 전 검사주파수에서 0.42∼2.7 ms이었으며, 대체로 주파수가 증가함에 따라 줄어들었다. 이러한 결과는 Kimberley등 7)의 결과와 비슷하였으나 주파수에 따라 큰 변화가 없었던 Mahoney와 Kemp8)의 결과(1.5∼2.0ms)와 비교하면 고주파수에서 더 짧았다.
잠복기 평균에 대한 표준편차의 비율(standard deviation/mean)의 관점에서 본 대상간 변산은 1∼2kHz에서 24∼25%였으며, 4∼8kHz에서는 13∼15%로써 상대적으로 작았다. 다시 말하면, 잠복기의 평균값에서 많이 벗어나는 대상자가 4∼8kHz에서 보다 1∼2kHz에서 더 많았다고 할 수 있다. 평균에서 크게 이탈된 대상자들의 검사결과를 분석해보면 대부분 네 차례의 위상값 중에서 한 두 차례가 회귀선(regression line)을 상당히 벗어나서 위상기울기를 변화시켜 결국 잠복기를 증가 또는 감소시키는 결과를 초래했으며 이러한 값이 각 주파수의 대상간 변산에 많은 영향을 주었다고 볼 수 있다.
1∼2회의 위상값이 회귀선을 벗어나는 원인은 몇가지로 생각해 볼 수 있다. 첫째, 와우의 발생지로부터 외이도까지 되돌아오는 과정에서 소음이 심할 경우 다양한 각도의 내부반사(internal reflection)가 많이 일어나서 특정주파수의 위상에서도 변화의 가능성이 많으며 그 결과 잠복기가 영향을 받을 수 있다. 둘째, f2부근에 자발이음향방사(spontaneous otoacoustic emission), 즉 자극음이 없어도 와우에서 발생되는 이음향방사가 있을 경우에는 그 주파수 부근에서 억압효과(suppression effect)를 받기 때문에 위상에 영향을 주게 된다. 세째, 변조이음향방사의 다양한 발생근원 때문에 와우기저막으로부터 외이도로 되돌아올 때 여러개의 파형(multiple waves)이 혼합되는 과정에서 cancellation notch가 발생하여 특정주파수에서 강도가 줄어들 뿐만 아니라 위상에서도 변화의 가능성이 높다.8)
따라서 본 연구에서 1∼2kHz에서 대상간 변화가 상대적으로 큰 것은 고주파수에 비해서 배경소음이 많고 변화가 심하며, 자발이음향방사 또는 cancellation notch가 나타나는 경우도 고주파수에서보다 더 많기 때문일 것으로 추정된다. 배경소음이 높을 때는 검사침 적합상태(probe fitting) 또는 대상자의 검사 받는 상태를 재확인하고 필요에 따라서 평균화 시간을 10.4ms 이상으로 연장함으로써 더 정확한 결과를 얻을 수 있다고 본다. 또한 f2 부근에 자발이음향방사가 있을 경우에는 f2를 자발이음향방사가 나타나는 주파수로부터 200Hz 정도 증가 또는 감소시킨 후 다시 측정하면 네 번 검사동안 강도도 비슷하고 각 위상차간의 기울기도 큰 차이가 없어져서 더 정확한 잠복기측정이 가능할 것이다.8)
3. 검사신뢰도
변조이음향방사의 잠복기가 와우기저막을 따라가는 자극음의 파형 진행과정과 관계가 있다는 가설이 사실이라고 해도, 잠복기가 임상적으로 유용하기 위해서는 일차적으로 검사신뢰도가 높아야 한다. 즉 와우에 이상이 있으면 잠복기가 변해야 하고, 이상이 없으면 잠복기의 변화가 없거나 적어야 한다. 본 연구에서 첫번째 검사와 재검사 결과에서 상관관계 및 표준오차(SEM)에 근거한 검사신뢰도가 4∼6kHz에서 상대적으로 높았는데 이는 대상간 변산이 2kHz이하에서 더 큰 것과 비슷한 이유라고 생각된다. 표준오차는 개개인의 반복적인 반응에 대한 표준편차의 추정치로써 대상내 변산을 대표한다고 볼 수 있다. 이러한 대상내 변산은 실제 와우기능에서의 변화라기보다는 측정오차 즉 검사침 적합상태에서의 약간의 변화, 침을 삼키는 행위 또는 움직임 등에 의한 소음의 증가, 중이에서의 압력변화 등에 기인하여 나타나는 차이를 의미한다. 이론적으로는 중이에서의 압력변화는 변조이음향방사의 강도에는 직접 영향을 줄 수 있으나 잠복기 측정의 근거가 되는 네차례 위상에 모두 비슷한 영향을 주어 위상의 기울기가 크게 변하지 않기 때문에 잠복기에는 직접 영향을 주지 않는다. 하지만 중이 내에서의 압력변화가 변조이음향방사의 내부반사에 영향을 주어 특정주파수에서 cancellation notch가 일어날 때는 그 위치에서 위상이 영향을 받을 수 있다.8)
4. 남녀간의 차이
변조이음향방사의 잠복기 검사결과 1∼8kHz에서 남녀간의 차이가 없었는데, 이는 780Hz에서만 여성이 유의하게 더 길었고 1kHz 이상에서는 차이가 없었다고 보고한 Kimberley등7)의 연구결과와 일치한다고 볼 수 있다.
5. 임상적 효용성
잠복기의 대상내 변산을 대표하는 표준오차(SEM)에 근거해서 개개인의 와우기능의 변화를 관찰 할 수 있을 것이다. 즉 재검사에서의 잠복기가 동일 주파수에서 기본검사에서의 잠복기보다 2배의 표준오차 이상으로 벗어나면 와우의 기능이 5% 오차(95% 신뢰구간) 이내에서 의미 있게 변화했다고 추정할 수 있다. 특히 4∼6kHz에서는 검사신뢰도가 높기 때문에 소음성 난청 또는 약물중독성 난청 등을 예방하는데 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다. 예를 들면, 본 연구결과에서 4kHz의 표준오차가 0.46ms니까 95% 신뢰구간은 ＋/-0.92ms라고 할 수 있다. 따라서 본 연구의 실험조건과 유사한 상황에서 측정한 어떤 환자의 변조이음향방사 잠복기가 재검사에서 0.92ms이상 변화가 있다면, 이러한 변화는 측정오차의 결과라기보다는 의미 있는 차이, 즉 와우의 기능에 변화가 일어났다고 판단할 수 있을 것이다.
또한 이론대로 중이의 압력변화에 변조이음향방사의 잠복기가 강도보다 덜 민감하게 영향을 받는다면8), 강도검사와 병행함으로써 중이와 와우의 상태를 동시에 객관적으로 파악하는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 본 연구에서는 정상인만을 대상으로 하였고, 2kHz 이하에서는 검사신뢰도가 상대적으로 낮기 때문에 표준오차에 근거해서 정상 비정상을 구분하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다고 본다.
결론
본 연구는 변조이음향방사의 잠복기에 대한 기초자료를 얻기 위하여 정상 성인 19명의 38귀를 대상으로 1∼8kHz의 주파수에 따른 잠복기의 변화, 재검사 신뢰도, 남녀간의 차이 등을 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1) 주파수가 증가함에 따라 6kHz까지 변조이음향방사의 잠복기가 짧아졌으며 8kHz에서는 6kHz의 잠복기와 비슷하였다.
2) 상관관계 및 추정의 표준오차에 근거한 재검사 신뢰도는 4∼6kHz에서 상대적으로 높았고 1kHz에서 가장 낮았다.
3) 모든 검사주파수에서 남녀간의 차이가 통계적으로 유의하지 않았다.
이러한 결과는 변조이음향방사의 잠복기가 와우기저막의 음파 진행과정과 관계가 있다는 가설을 뒷받침하고 있으며, 임상적으로 사용될 가능성이 있음을 시사하고 있다.
REFERENCES
1) 이정학·이상현·박문서：소음이 변조이음향방사 측정에 미치는 영향. 한이인지 39(10)：1669-1677, 1996
2) Franklin D, McCoy M, Martin G, Lonsbury-Martin BL：Test/retest reliability of distortion product otoacoustic emissions. Ear Hear 13：417-429, 1992
3) Gaskill SA, Brown AM：The behavior of the acoustic distortion product, 2f1-f2, from the human ear and its relation to auditory sensitivity. J Acoust Soc Am 88：821-839, 1990
4) Hauser R, Probst R：The influence of systematic primary tone level variation L 2-L 1 on the acoustic distortion product emission 2f 1-f 2 in normal human ears. J Acoust Soc Am 89：280-286, 1991
5) Kemp DT：Stimulated acoustic emissions from the human auditory system：J Acoust Soc Am 64：1386-1391, 1978
6) Kemp DT：Evidence of mechanical nonlinearity and frequency selective wave amplification in the cochlea：Arch Otorhinolaryngol 224：37-45, 1979
7) Kimberley BP, Brown DK, Eggermont JJ：Measuring human cochlear traveling wave delay using distortion product emission phase responses：J Acoust Soc Am 94：1343-1350, 1993
8) Mahoney CFO, Kemp DT：Distortion product otoacoustic emission delay measurement in human ears：J Acoust Soc Am 97(6)：3721-3734, 1995
9) Moulin A, Kemp DT：Interpreting the phase of distortion product otoacoustic emissions in human. Br J Audiol 29(1)：65, 1995
|
|
PDF Links
Full text via DOI 
Download Citation 
