| Electrically Evoked Auditory Brainstem Responses in Cochlear Implant Patients |
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Lee-Suk Kim, Myung-Koo Kang, Young-Min Ahn, Heon-Soo Park, Seung-Deok Heo, Soo-Jin Kim |
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Department of Otolaryngology-Head Neck Surgery, College of Medicine, Dong-A University, Pusan, Korea |
| 인공와우이식 환자에서 전기자극 뇌간유발반응에 관한 연구 |
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김리석, 강명구, 안영민, 박헌수, 허승덕, 김수진 |
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동아대학교 의과대학 이비인후과학교실 |
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| Abstract |
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To program the cochlear implant, threshold (T-level) and maximum comfortable level (C-level) of each electrode inserted in cochlea must be estimated. In many cases, the child's behavioral and cognitive limitations may make so difficult or impossible to estimate the T- and C-level. Several investigators have suggested that the electrically evoked auditory brainstem response (EABR) could be useful in programming the implant. In this study EABR were recorded from 14 patients, who received the Nucleus 22-channel cochlear implant prosthesis from 1993 to 1995. The apical electrode (E20), medial electrode (E12) and basal electrode (E5) were selected for EABR recordings. We have analyzed the EABRs and compared threshold and maximal acceptable level of EABR with threshold and most comfortable level of behavioral responses to electrical stimulation. And following results were obtained. 1) Typical EABR waveform consisted of a series of two to three peaks. The largest peak of them was wave
V and wave I was not identifiable due to stimulus artifact. 2) Wave V was most prominent in the EABR from the apical electrode (E20). 3) The mean latency of wave
V in EABR was shorter than that of wave V in acoustically evoked auditory brainstem response. 4) Most of the EABR thresholds were between the behavioral thresholds and the behavioral most comfortable levels, and near to behavioral C-levels. These results suggest that EABR testing in children and prelinguistically deafened adults with cochlear implants would be a good tool for predicting the T-level in cochlear implant mapping.
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| Keywords:
EABR;Cochlear implant;T-level;C-levelDevice programming. |
서론
인공와우이식(cochlear implant)은 보청기로도 도움이 되지 않는 고도 이상의 감각신경성난청이나 농 환자의 청각 및 언어재활에 매우 유용한 방법이다.1) 1990년대부터 유·소아에서의 인공와우이식이 많이 증가하였으며, 만 2세 이하 소아에서의 이식 또한 점차 증가하는 추세이다. 인공와우이식 후 재활의 첫 단계는 mapping으로 각 전극에 대한 반응역치(threshold, T-level)와 쾌적역치(the most comfortable level, C-level)를 설정하는 과정이다. 그러나 유·소아나 의사소통에 장애가 있는 언어습득 이전에 농이 된 환자들에서 각 전극의 역치를 찾는데 많은 어려움이 따른다. 최근 이러한 환자들의 평가에 도움을 줄 수 있는 객관적인 방법들에 대한 여러 연구가 되고 있다.2)3) 그 가운데 전기자극 뇌간유발반응(electrically evoked auditory brain-stem response, EABR)은 음자극 대신 전기자극을 주고 뇌간유발반응을 기록하는 것으로,4-6) EABR을 기록하는 방법에는 와우내 삽입된 전극을 통하거나(Implant-EABR) 와우갑각 등에 댄 침전극을 통하여 전기자극을 주고 기록하는 방법(promontory stimulation EABR, PS-EABR) 등이 있다.3)7)8) EABR은 인공와우이식 대상자의 선정과 술전평가 등에 이용되고 있으며 술 후 인공와우기기의 프로그래밍에도 이용할 수 있을 것으로 생각된다.3)9)10)
저자들은 인공와우 사용자를 대상으로 Implant-EABR을 기록하고 이를 분석하여 EABR의 역치 및 최대자극강도(maximal acceptable level, M-level)와 주관적 반응에 의한 behavioral T-level 및 C-level 사이의 상관관계를 알아보고 향후 유·소아 및 언어습득 이전에 농이 된 성인의 mapping시 활용하고자 본 연구를 시행하였다.
연구대상 및 방법
대상
1993년부터 1995년까지 동아대학교병원에서 인공와우이식을 받은 환자 가운데 의사소통이 가능하여 인공와우를 통한 전기적 자극에 대하여 주관적 반응을 표시할 수 있었던 14명을 대상으로 하였다. 대상자의 연령은 7∼44세였으며, 남자가 8명, 여자가 6명이었다. 그 가운데 6명은 언어습득 이전에 농이 된 환자였고 나머지 8명은 언어습득 이후에 농이 된 환자였다(Table 1). 대상자는 모두 Nucleus 22-channel 인공와우를 이식 받았고 말·언어합성기(speech processor)는 Mini Speech Processor(MSP)를 사용하였으며, 삽입된 전극의 수는 Table 1과 같다.
방법
검사에 사용된 장비 및 장치는 환자에게 이식된 내부장치와 MSP를 포함한 외부장치, Dual Processor Interface(DPI), Nicolet CA2000, 그리고 IBM 호환 컴퓨터이다. DPI는 interface card를 통하여 컴퓨터 및 Nicolet CA2000과 연결되었다.
와우 내 삽입된 각 전극에 전기자극을 주고 피검자의 주관적 반응에 따라 behavioral T-level과 C-level을 측정하였다. 그리고 외래 검사실에서 전기자극 뇌간유발반응(EABR)을 기록하였다. 검사에 사용된 전기자극은 pulse rate, pulse width, 그리고 inter-stimulus wait time이 각각 25 Hz, 204 μsec, 40 msec인 biphasic current였으며, 자극방식은 BP＋1로 하였다. 피부표면전극은 두정부에 활성전극을 전두부에 접지전극을, 그리고 양측 귀에서 EABR을 기록하기 위해 양측 이개에 기준전극을 부착하였다. Filter 설정은 100~3000 Hz로 하였고, 삽입된 전극 가운데 기저부 전극 중 5번 전극(E5), 중간부 전극 중 12번 전극(E12), 첨부 전극 중 20번 전극(E20)을 선택적으로 전기자극 하여 10 msec 동안 2000회 평균 가산하여 EABR을 기록하였다. 또한 자극한 귀의 동측과 반대측 귀 모두에서 EABR을 기록하였다. 전극의 자극순서는 20번 전극, 12번 전극, 그리고 5번 전극 순으로 하였다.
EABR의 T-level은 낮은 자극강도에서부터 점차 강도를 증가시켜 최초로 인지할 수 있는 Ⅴ파가 나타나는 자극강도로 정하였고, M-level은 피검자가 불쾌해 하거나 artifact가 20%이상으로 많이 나타나는 자극강도 바로 이전의 자극강도로 정하였다.
기록된 EABR의 파형을 분석하여 각 파형의 진폭과 잠복시간을 구하였고, EABR의 T-level과 M-level을 측정하여 behavioral T-level 및 C-level과 비교하였다.
결과
EABR의 파형
본 연구에서 얻은 Implant-EABR의 전형적인 파형은 2~3개의 peak로 구성되어 있었으며, 전반적인 형태는 ABR의 파형과 유사하였다. 자극부위와 같은 쪽 귀에서 기록한 것 보다 반대쪽 귀에서 기록한 것이 전기자극으로 인한 artifact의 영향이 적어(Fig. 1) 본 연구의 자료분석은 자극 반대측에서 기록한 EABR을 사용하였다. 모든 환자에서 5번 전극이나 12번 전극보다 20번 전극에서 가장 뚜렷한 파형을 보였으며 나타나는 파의 수가 많았다(Fig. 2).
EABR의 여러 파 가운데 Ⅴ파가 가장 크고 안정되게 관찰되었고 전기자극의 강도를 증가시킬수록 파형은 보다 뚜렷하게 나타났다. Ⅰ파는 전기자극에 의한 artifact로 인해 관찰할 수 없었으며, 나머지 파들도 잘 나타나지 않는 경우도 있었다(Fig. 3).
잠복시간과 진폭
20번 전극을 자극하여 기록한 EABR 각 파의 잠복시간은 ABR 각 파의 잠복시간보다 짧았으며, 역치에서 V파의 잠복시간은 4 msec 근처였다. 역치상 자극강도를 증가시킴에 따라 V파의 잠복시간은 약간 감소하는 경향을 보였다(Fig. 4). 20번 전극에서는 역치상 전기자극을 증가시킴에 따라 Ⅴ파의 진폭은 증가하였다(Fig. 5).
역치 및 쾌적치
각 전극에서 측정한 behavioral T-/C-level과 EABR의 T-/M-level은 Table 2와 같다. 각 전극에서 EABR의 T-level과 M-level은 behavioral T-/C-level 보다 대개 높게 나타났으며, 5번 전극에서는 EABR의 T-/C-level을 측정할 수 없는 경우도 있었다. 20번 전극에서 EABR의 T-level은 대부분 behavioral T-level과 C-level 사이로 behavioral C-level 근처였다(Fig. 6).
고찰
전기자극 뇌간유발반응(electrically evoked auditory brainstem response, EABR)은 음자극에 의한 뇌간유발반응과 파형, 진폭, 파간 잠복시간 등에 상당한 유사성을 보인다.7)11)12) 이는 음자극이나 전기자극 모두 동일한 청각전달경로를 통하여 신호전달이 일어나기 때문으로 생각된다.13) 그러나 EABR은 전기자극에 의한 artifact와 근원성 반응(myogenic response)에 의한 영향으로 안정된 파형을 얻기가 쉽지 않으며 기록에도 어려움이 많다.14)15) EABR의 파형은 ABR의 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ파에 해당하는 2∼4개의 파로 구성되며, 그 중에서 Ⅴ파가 가장 안정되고 크게 나타난다.6)15-17) Ⅰ파는 전기자극에 의한 artifact로 잘 관찰되지 않는데, 이는 전기자극이 EABR 초기 성분에 직접적으로 영향을 주기 때문이다.9) 본 연구에서도 전형적인 EABR 파형은 2∼3개의 파로 구성되었으며 Ⅴ파가 가장 뚜렷하고 안정되게 기록되었고 Ⅰ파는 관찰할 수 없었다. EABR 기록시의 근원성 반응은 안면신경이나 전정신경의 자극으로 인하여 나타난다. 안면신경 자극으로 인한 근원성 반응은 6 msec 근처에서 나타나며,6) 자극강도가 증가함에 따라 급격한 진폭의 증가를 보여 EABR 파형에 많은 영향을 미치게 된다. 전정신경 자극으로 인한 artifact는 2~3 msec 근처에서 나타나며, 대개 정점이 아래로 향한다. 7~8 msec 근처에서는 전정신경 자극으로 인한 반사적 외안근의 활동전위가 나타날 수 있다.15)
EABR은 기록 부위나 기록방법에 따라서도 영향을 받을 수 있다. 전기자극 부위와 반대측 귀에서 기록한 EABR의 파형이 자극 동측 귀에서 기록한 파형에 비하여 더 안정하고 뚜렷하게 나타난다.6) 이 또한 전기자극에 의한 영향으로 생각되고 있으며, 자극 부위와 동측 귀에서 기록한 경우Ⅰ파 이외에 Ⅱ파와 Ⅲ파도 관찰할 수 없는 경우가 많다. 또한 전기자극의 형태와 filter의 설정 등도 EABR의 기록에 영향을 미칠 수 있다.18) 본 연구에서도 자극한 부위와 동측에서 기록한 EABR에서는 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ파를 잘 관찰할 수 없었으며, 반대측에서 기록한 파형이 더 뚜렷하고 안정되었다.
자극하는 전극에 따른 EABR 기록의 차이를 보면 와우의 기저부에 가까운 전극인 E12와 E5 보다 첨부쪽의 전극인 E20에서 EABR의 파형이 보다 더 안정하게 기록되며, Ⅴ파의 진폭이 크고 잠복시간도 짧게 나타나는 경우가 많다. Shallop 등6)은 그 이유가 청신경의 잔존 상태의 차이 때문이라고 주장하였다. 본 연구의 경우에도 20번 전극에서 기록한 EABR이 보다 뚜렷하고 안정되게 기록되었으며, 3예에서는 E12 또는 E5 전극의 역치와 최대자극 강도에 차이가 없거나 파형을 기록할 수 없었다.
Ⅴ파의 잠복시간은 약 4 msec로 ABR에서 보다 약 1.5∼2.0 msec 정도 짧으며,5)6)19) 자극강도의 증가에 따른 잠복시간은 변화가 거의 없거나 약간 감소하는 경향을 보이는데,18)19) 이것은 EABR에서는 청각신호의 전달이 진행파(traveling wave)를 거치지 않기 때문이다.15)17) 자극강도가 증가함에 따라 Ⅴ파의 진폭이 증가하는데, 이러한 진폭의 변화는 와우내 잔존신경의 정도와 관련이 있을 것으로 여겨진다.5)20)21)
EABR 역치는 전기자극의 빈도와 평균가산 횟수 및 환자의 상태 등에 따라 영향을 받으며, 대개 behavioral T-level 보다는 높고 behavioral C-level 보다는 낮다.5)9)11) 또한 인공와우 수술 중에 측정한 경우가 수술 후에 측정한 경우보다 높게 나타나며, 피검자나 와우내의 전극의 위치에 따라 차이가 있지만 와우의 기저부에 위치한 전극에서 기록한 EABR의 역치가 더 높게 나타난다. 이러한 차이에 대한 이유는 명확하게 밝혀져 있지 않으며, 또한 EABR의 역치가 와우내 신경조직의 잔존정도를 나타내는 것은 아니다.12)21) EABR의 역치에 관하여 Shallop,6) Brown 등11)은 EABR의 T-level은 behavioral C-level과 일정한 상관관계를 가진다고 하였고, Hodges 등12)은 behavioral T-level과 상관관계가 있다고 보고하고있다. 본 연구에서는 EABR의 EABR의 T-level은 대개 behavioral T-level과 C-level 사이에 있었으며, C-level 근처로 두 역치 사이에 상관관계가 있음을 보여주고 있다.
결론
1993년부터 1995년까지 동아대학교병원에서 인공와우이식을 받은 14명을 대상으로 전기자극 뇌간유발반응(EABR)을 시행하였으며, EABR의 역치와 주관적인 반응에 의한 behavioral T-, C-level과 비교하였다. EABR의 파형은 비교적 안정되고 일관성 있게 기록되었다. 전형적인 EABR의 파형은 2~3개의 파로 구성되며, 전반적인 형태는 ABR의 파형과 유사하였다. 여러 파 가운데 Ⅴ파가 가장 크고 안정되게 관찰되었으며, Ⅰ파는 전기자극에 의한 artifact로 인해 관찰할 수 없었다. 역치에서 V파의 잠복시간은 4 msec 근처였으며, 20번 전극에서 역치상 전기자극을 증가시킴에 따라 Ⅴ파의 진폭은 증가하는 경향을 보였다. EABR의 T-level은 대부분 behavioral T-level과 C-level 사이에 있었으며, behavioral C-level 근처였다. 이상의 결과에서 전기자극 뇌간유발반응은 유소아나 의사소통에 장애가 있는 환자의 mapping 시 반응역치를 찾는데 유용한 검사도구로 이용할 수 있을 것으로 생각된다.
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