| Sound Localization in Subjects according to the Duration of Unilateral Hearing Loss |
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Seung Hoon Yoo, Mun Suh Park, Hyoung Seok Ham, Dong Hoon Lee, Jung Hak Lee |
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Department of Otorhinolaryngology-Head Neck Surgery, College of Medicine, Hallym University, Seoul, Korea |
| 일측성 난청의 이환기간에 따른 음 방향 판별력의 변화 |
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유승훈, 박문서, 함형석, 이동훈, 이정학 |
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한림대학교 의과대학 이비인후-두경부외과학교실 |
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| Abstract |
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The sound localization in subjects with normal hearing is performed by recognizing the interaural difference of time, intensity and monoaural spectrum shape. The purpose of the research is to know the effect of duration of unilateral hearing loss when the subjects localize the sound in the horizontal plane by comparing a chronic unilateral hearing loss group with an acute unilateral hearing loss group. Two groups of subjects participated in this study. The first group consisted of 13 chronic unilateral hearing loss adults who had been affected by the condition for more than 10 years. The second group consisted of 10 subjects with acute unilateral hearing loss who artificially developed through the use of silicone ear plugs. Sound localization was assessed by means of an array of eight loudspeakers positioned at azimuth angles of 45°each in the horizontal plane at a distance of 100 cm from the subject. The stimuli consisted of speech noise, narrow band noise centered at 500 Hz, 500 Hz pure tone at an intensity level of 65 dB SPL for 500 ms. The errors of chronic unilateral hearing loss group were smaller than the acute unilateral hearing loss group to all stimuli(p<0.05). In the acute stage of unilateral hearing loss the ability of sound localization of subjects is degraded as their acoustical cues are damaged. Therefore in evaluating the acute unilateral hearing loss, sudden deafness, the sound localization must be considered in rehabilitation course.
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| Keywords:
Duration of unilateral hearing loss;Sound localization. |
서론
인간은 소리를 인지하면 반사적으로 소리나는 방향으로 얼굴이나 몸을 돌리게 되는데, 이러한 음 방향 판별력(Sound localization)에 의한 반사활동은 청각계의 기본 기능으로 인간의 일상생활에서 주위환경을 지속적으로 관찰하고 적응하는데 기본적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
정상인들은 소리방향의 감지를 여러 가지 단서를 통해 인지하는데 여기에는 양측 귀에 도달하는 음압수준(Sound Pressure Level, SPL)의 차이와 시간차이에 의한 것들이 포함되고1), 이 외에 소리의 공간적 위치나 이개의 모양에 의해서도 영향을 받는다. 난청 환자는 일반적으로 음 방향 판별력에 있어서 감소를 보이는데 이것은 기본적으로는 환자의 청각 손실의 정도에 의해 영향을 받을 것으로 생각되나, 청각 손실의 기간도 영향을 미칠 것으로 예상된다.
본 논문은 일측성 난청이 장시간 지속되어 양측의 청각 기능이 평형을 이루지 못하는 환자들에서 방향판별검사를 이용하여 8개 방위로부터 음의 방향성을 검색하고 인위적으로 만든 급성난청군과 비교함으로써 난청의 이환기간이 음 방향 판별력에 미치는 영향을 알아보는 것을 목적으로 하였다.
대상 및 방법
1997년 1월 1일부터 1998년 7월 31일까지 한림대학교 의과대학 한강성심병원 이비인후과를 방문한 일측성 난청환자중 이환기간이 10년 이상이고 난청의 정도가 40∼50 dB HL 사이인 만성 난청군 13명과 인위적 급성 난청군 10명을 비교하였다. 인위적 급성 난청군은 정상청력을 가진 사람을 Silicone ear plug로 일측의 외이도를 완전히 폐쇄하여 일측의 청력역치를 40∼45dB HL 사이로 만들었고 이들은 모두 1시간 이내로 음방향 판별력검사를 시행하는 것을 원칙으로 하였다. 인위적 급성 난청군은 피검사자 모두 이개나 외이도에 질환이 없고 정상모양을 가진 사람으로 선별하였다. 또 대조군과 일측성 난청환자의 건측은 이질환에 이환된 적이 없는 경우로 제한하였는데, 본 연구에서 적용한 정상청력의 정의는 표준 순음 청력 검사상 청력역치가 250 Hz의 주파수에서 20 dB HL(hearing level)이내와 500 Hz에서 8000 Hz사이의 주파수에서 15 dB HL이내이고, 어음 명료도치가 100%이며 또한 임피던스 오디오메트리상 정상 tympanogram을 나타내는 경우로 하였다. 일측성 난청의 정의는 편측이 정상청력이고 다른 측의 청력역치가 500 Hz에서 8000 Hz사이의 주파수에서 30 dB HL이상인 경우로 하였다. 표준순음청력검사와 어음 명료도치검사는 GSI 10(Grason-Stadler Co.)으로 검사하였고, 임피던스 오디오메트리는 GSI 33(Grason-Stadler Co.)으로 측정하였다.
모두 소리의 반향이 적은 방음실에서 실험하였고, 각각 45도의 각도를 이루도록 전방위로 8개의 loudspeaker(Bose사의 interaudio 1000XL)를 설치하여, 외이도와 loudspeaker가 한평면(Horizontal plane)이 되도록 하고 이들을 밖으로 연결하여 자극음을 줄 수 있도록 audiometer에 연결시켰다(Internal Acoustic사의 Directional Hearing Evaluator DHA8). 피검사자는 각각의 loudspeaker에서 100 cm 거리에 앉히고 고개나 몸을 움직이지 않고 소리가 났다고 생각하는 방향의 loudspeaker 번호를 호명하도록 주지시켰다. 8개의 loudspeaker에서 무작위 순서로 65 dB SPL의 자극음을 5초간 주어 그 결과를 미리 준비한 directional discrimination protocol에 기입하였다. 자극음은 모두 speech noise, 500 Hz centered narrow band noise, 500 Hz pure tone의 3가지를 사용하였다. 각각의 자극음의 위치에 대하여 피검자가 인지하는 위치의 각도 차이(편위각도)를 판별의 지표로 삼았는데 예를 들어 하나의 loudspeaker에서 나는 자극음에 대하여 호명하는 loudspeaker 번호가 한 단계 차이가 날 때마다 45。로 처리하였다. 통계처리는 student t-test를 사용하였다.
결과
만성 일측성 난청 환자군
만성 일측성 난청 환자군 13명 중 남자가 5명, 여자가 8명이었으며 평균 연령은 34세(20세에서 57세)였다. 8명의 진단명은 만성 중이염이었고 2명은 감각 신경성 난청이었으며, 3명은 혼합성 난청이었다. 난청기간은 평균 16.4년이었는데 표준순음청력검사에서 평균 43.77 데시벨의 청력 손실을 보였으며 어음명료도 검사에서 어음명료도치는 평균 98.85%였다(Table 1).
자극음별로 편위각도를 살펴보면, speech noise에 대한 음 방향 판별검사에서 평균 편위각도가 380.8。로 가장 작았으며, 500 Hz centered narrow band noise에서 488.1。, 500 Hz pure tone에서 564.2°로 사용한 자극음에 따라 각도가 커지는 것으로 나타났다. 또한 speech noise에 대하여 나머지 2개의 자극음의 결과를 student t-test로 비교를 한 결과, 통계적으로 95% 유의 수준으로 speech noise를 사용하였을 경우 다른 자극음에 비해 편위 각도가 작았다. 그러나 500Hz centered narrow band noise의 결과와 500 Hz pure tone의 결과간에는 차이를 보이지 않았다(Table 2).
급성 일측성 난청 환자군
인위적으로 만든 급성난청군은 남자 7명, 여자 3명이었으며 평균 연령은 41.7세 였다. 평균청력역치는 40.8 데시벨이었고 어음명료도치는 평균 100%였다(Table 3). 각각의 자극음에 대하여 편위각도를 살펴보면, speech noise에서 481.5。, 500 Hz centered narrow band noise에서 603。, 500 Hz pure tone에서 657。로 사용한 자극음에 따라 만성 일측성 난청 환자군에서 처럼 편위각도가 커지는 것으로 나타났다. 또한 speech noise에 대하여 다른 2개의 자극음의 결과를 student t-test로 비교를 한 결과도 만성 일측성 난청 환자군에서와 같이 통계학적으로 유의하게 편위각도가 작았다(Table 4).
만성 일측성 난청 환자군과 급성 일측성 난청 환자군의 비교
자극음별로 만성 일측성 난청 환자군과 급성 일측성 난청 환자군을 student t-test로 비교해 보면, 모든 자극음에 대하여 급성 일측성 난청 환자군에서 95% 유의수준으로 편위각도가 크게 나타났다(Table 5).
고찰
음방향 판별력에 대한 연구는 18세기 말인 1796년의 Venturi에 의해 시작되어1) 현재에 이르고 있는데 앞서 언급하였듯이 일반적으로, 음 방향 판별력은 음원으로부터 양측 귀에 소리가 도달하는 시간의 차와 강도의 차, 위상의 차이를 인식함으로서 이루어지고,1-4) 이 외에도 음원의 음향적 특징, 두부의 위치, 시각적 정보 등에도 영향을 받는다.1)5) 그렇기 때문에 자연환경에서 음 방향 판별력을 연구하는 것은 여러 가지 요소의 영향으로 어려움이 있다.
본 연구에서 사용한 방법처럼 하나의 평면에서 소리의 방향을 감지함에 있어서 좌우의 구별은 양측 귀의 시간의 차와 강도의 차에 의해 이루어지나, 소리가 정면이나 후방에서 시작되는 경우는 이러한 음의 차이가 없어진다. 이 경우에는 각각의 일측 귀에 도달하는 음의 진동수(frequency)의 영향을 받는데, 음의 진동수가 4,000 Hz 이상인 경우 이개가 이를 반사시킴으로 일어나며,2)3) 이것을 monoaural spectrum shape1) 혹은 spectral shape cues5)라 한다. 난청이 있는 환자가 보청기를 사용할 경우, 보청기는 음 방향 판별력에 나쁜 영향을 미치는데 이것은 보청기가 음 방향 판별력에 중요한 역할을 하는 이개 부위를 물리학적으로 차지하기 때문이며 또한 보청기는 대부분 4,000 Hz 이상의 고음역에서 amplification에 크게 도움이 되지 못하기 때문이다.4)
이렇게 이개는 음 방향 판별에서 중요한 역할을 수행하며 주로 4000 Hz주변의 주파수에 영향을 미치기 때문에2)4) 본 연구에서는 이개의 영향을 같은 조건에서 실험하기 위하여 검사자 모두 이개나 외이도에 질환이 없고 정상모양을 가진 사람으로 제한하였고, 이러한 조건하에 고음역보다는 저음역을 중심으로 여러 자극음에 대한 반응을 검사하였다.
음 방향 판별력이 개인에 따라 약간의 차이가 나는 것은 사실이지만 이러한 차이가 나이나 성별에 의하여 영향을 받지는 않고6)7) 청력손실의 정도에는 영향을 받는 것으로 알려져 있다.7)8) 본 연구에서 환자군의 청력손실 정도를 40에서 50 데시벨로 제한하였는데 그 이유는 급성 일측성 난청 환자를 인위적으로 만들 경우, 최대 45데시벨을 넘을 수 없기 때문에 환자군과 대조군의 비교 시 청력손실의 정도가 미치는 영향을 배제하기 위해서였다.
난청에 이환된 기간과의 연관성에 대해서 Middlebrooks와 Slattery 5)는 broadband noise를 이용하여 5명의 일측성 선천성 난청 환자의 음 방향 판별력을 측정하였는데 그들에 의하면 3명의 환자에서 대조군에 비해 좋은 결과를 보였으나 결과를 통계학적으로 처리하지는 못하였고 환자군과 대조군간에 청력손실의 정도는 무시되었다. 본 연구에서 선천성 일측성 난청 환자였던 두 사람(P3과 P6) 사이에 각 자극음에 대하여 편위각도가 speech noise에서 405。, 180。로 차이를 보였으며 500 Hz centered narrow band noise에서도 450°와 225°로 차이가 두 배 이상 나타났다. 선천성 일측성 난청 환자가 두 사람이었던 관계로 통계학적인 의미는 없으나, 본 연구에서도 개인적인 차이에 따라서 음 방향 판별력에 차이가 나는 결과를 보였다.
음 방향 판별력과 청력손실에 이환된 기간과의 관계는 청력손실에 이환된 그 기간 자체보다는 난청환자의 청력손실이 생긴 시기가 중요하다는 견해5)도 있다. 즉 선천적이거나 아주 어린 나이에 일측성 난
청이 생긴 환자의 경우 양측을 사용하여 소리의 방향을 감지하는 능력을 발달시킨 후에 발생한 일측성 난청 환자보다 음 방향 판별력이 뛰어나기 때문이다.2) 아직 여기에 대한 이유가 명확히 밝혀진 것은 없으나,2)5) 다만 일부 선천적 혹은 어린 나이에 발생한 일측성 난청 환자에서 개인적인 적응과정으로, 난청이 있는 방향에서의 음을 둔한 음(muffled or dull sound)으로 인식함으로 이루어지는 것이라는 견해가 있다.5) 이러한 발생시기에 초점을 맞춘 연구 외에도 성인의 난청이 수개월에서 수년 이상 지속되면 청력 경험에 변화가 일어나고 여기에 적응해 갈 수도 있고 McPartland, Culling과 Moore9)에 의하면 난청의 기간이 길어지면 synaptic efficacy 혹은 신경 연결의 성장과 관계해서 적응이 일어난다. 본 연구에서는 주로 후천적 난청 환자를 대상으로 연구가 진행되었기 때문에 선천적으로 생긴 일측성 난청 환자와의 비교 연구에는 한계가 있었다. 비록 본 연구에서 후천적 난청 환자들은 인위적으로 만든 급성 일측성 난청 환자군에 비해 음 방향 판별력이 뛰어났지만, 이들은 난청이 생기기 이전 정상적인 음방향 판별을 경험하였던 사람들이기 때문에 이러한 경험은 일측성 난청이라는 새로운 환경에서 음 방향 판별에 적응하는데 저해요인으로 작용하였을 것으로 사료된다.
본 연구에서 사용된 이환기간의 분류는 저자들이 임의로 나눈 것이며, 난청의 이환기간이 음 방향 판별력에 영향을 미치는 시기에 대해서는 앞으로 더 많은 연구가 필요하다.
결론
일측성 난청환자의 경우 난청의 이환기간에 따라 음 방향 판별력이 변화하므로 앞으로 돌발성 난청 환자와 같은 급성난청환자의 평가나 청력재활의 효과를 평가하는 도구로서 음 방향 판별검사가 유용하게 사용되어질 수 있을 것으로 사료된다. 또한 일측성 난청의 이환기간을 세분하여 연구함으로써 어느 시기에 음 방향 판별력의 변화가 정상인과 유사하게 나타나는지 살피고 일측성 난청의 발생시기를 구분하여 그에 따른 음 방향 판별력의 변화를 알아보면 인간의 청력 적응 능력의 연구에 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다.
REFERENCES
1) Hausler R, Colbutn S, Marr E. Sound localization in subject with impaired hearing. Acta Otolaryngol suppl 400, 1983;5-63.
2) Newton VE. Sound localization in children with a severe unilateral hearing loss. Audiology 1983;22:189-98.
3) Giguere C, Abel SM. Sound localization: effects of reverberation time, speaker array, stimulus frequency, and stimulus rise/decay. J Acoust Soc Am 1993;94(2):769-76.
4) Noble W, Sinclair S, Byrne D. Improvement in aided sound localization open ear molds: Observation in people with high frequency hearing loss. J Am Acad Audiol 1998;9:25-34.
5) Slattery WH, Middlebrooks JC. Monaural sound localization: acute versus chronic unilateral impairment. Hearing Research 1994;75:38-46.
6) Humes LE, Allen SK, Bess FH. Horizontal sound localization skill of unilateral hearing impaired children loss. Audiology 1980;19:508-18.
7) Abel SM, Hay VH. ;Sound localization: the interaction of aging, hearing loss and hearing protection. Scand audiol 1996;25:3-12.
8) Noble W, Byrne D, Lepage B. Effects on sound localization of configuration and type of hearing impairment. J Acoust Soc Am 1994;95(2):992-1005.
9) Mcpartland JL, Culling JF, Moore DR. Changes in lateralization and loudness judgement during one week of unilateral ear plugging. Hearing Research 1997;113:165-72.
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