A Study of the Occlusion Effect for Completely-in-the-canal Hearing Aids as a Function of the Vent Length and Residual Volume

Lee, Sang Yeon; Lee, Kyoung Won; Lee, Junghak

Original Article

Hearing Aids, Hearing Sciences

Korean Journal of Audiology 2005;9(2):175-179.

A Study of the Occlusion Effect for Completely-in-the-canal Hearing Aids as a Function of the Vent Length and Residual Volume

Sang Yeon Lee¹, Kyoung Won Lee², Junghak Lee³

¹Department of Rehabilitation, Graduate School of Public Health, Hallym University, Chuncheon
²Division of Speech Pathology Audiology, College of Natural Sciences, Hallym University, Chuncheon
³Department of Otolaryngology, Hallym University Coll

고막보청기의 환기구 길이 및 잔여용적에 따른 실이삽입이득의 고찰

이상연^¹^, 이경원^²^, 이정학^³

^¹한림대학교 보건대학원 재활학과
^²한림대학교 자연과학대학 언어청각학부
^³한림대학교 의과대학 이비인후과학교실

Abstract

The purpose of this study was to investigate the acoustic effects of five different configurations with respect to the vent length and residual volume of completely-in-the-canal (CIC) hearing aids. Twelve normal-hearing listeners were tested with the CIC dummy with the paralel vent of 0.8 mm diameter and 18 mm length. For all venting systems, the real ear insertion gain (REIG) were measured for estimating the occlusion effect using a probe microphone system. The self-phonated closed vowel 'ee' at 80±3 dB SPL was used for the stimulus which was calibrated by the sound level meter at the distance of 30 cm from each subject. The results showed that, although the usefulness of a small vent is well known for the static pressure equalization, the 0.8 mm vent with 18 mm length didn't show significant differences in the REIG for CIC hearing aids. In addition, the REIG was reduced at low and middle frequencies for CIC hearing aids with the vent with 13 mm length and increased residual volume. These results suggest that, in CIC hearing aids, occlusion effect be reduced with a shorter vent and larger residual volume.

Keywords: Occlusion effect;Real ear insertion gain (REIG);Vent;Residual volume;Completely-in-the-canal (CIC) hearing aids.

교신저자：이정학, 431-070 경기도 안양시 동안구 평촌동 896
교신저자：전화) (031) 380-3792, 전송) (031) 380-3794 E-mail：leejh@hallym.ac.kr

서     론

최근의 보청기는 디지털신호 기술의 접목으로 음향되울림(acoustic feedback)의 제어, 낱말재인도(word recognition score) 및 신호대잡음비(signal-to-noise ratio, SNR)의 개선 등에 있어서 눈부신 발전을 거듭해 왔으나, 자신의 음성이 울려서 들리는 폐쇄효과(occlusion effect)는 아직도 보청기착용자들의 가장 흔한 불만 중 하나로 남아 있다. 저주파수의 청력손실이 40 dB HL 이하인 경우 대다수가 보청기 착용 시 폐쇄효과로 인해 불편함을 느끼며,¹⁾ Dillon²⁾은 보청기착용자들의 약 27%가 폐쇄효과를 문제점으로 지적하기도 하였다. Kochkin & Marke Trak³⁾은 울려 들리는 자신의 목소리에 대한 만족도가 1997년에는 54%였으나 2000년에는 겨우 4% 정도가 개선되었을 뿐이라고 보고하였다.
처음 보청기를 착용하는 난청자에게 더욱 많이 발생하는 폐쇄효과는 귓속형(custom type)의 보청기 또는 귀꽂이(earmold)가 외이도를 폐쇄함으로써 발생하는 고막 내외의 기압차이 또는 성대의 울림이 외이도 내로 전달될 때, 저주파수 성분을 귀 밖으로 배출하지 못함으로 인해 발생하는데, 모음의 제1포먼트인 200~500 Hz의 주파수에 의해서 주로 발생한다.⁴⁾ 일반적으로 폐쇄효과를 해결하기 위해서는 보청기 또는 귀꽂이에 환기구(vent)를 설치한다. 이때 고막 근처에서 생성된 저주파수를 외이도 밖으로 쉽게 배출하기 위해서 환기구의 직경을 크게 하거나 길이를 짧게 한다.⁵⁾ Jespersen & Groth⁶⁾는 길이가 20 mm인 환기구의 경우 직경이 2.0 mm 이상에서 저주파수의 배출효과가 있다고 하였으며, Kim 등⁷⁾은 외이도(in-the-canal, ITC) 보청기의 경우 길이 15 mm, 직경 1.13 mm의 환기구는 폐쇄효과를 줄이는데 도움을 줄 수 있다고 보고하였다. 최근에는 폐쇄효과를 효과적으로 줄이기 위하여 환기구의 직경을 크게 한 개방귀꽂이(open earmold)를 사용하기도 하지만, 음향되울림의 발생 원인이 되기도 한다.⁶⁾
상기의 많은 보고에서 알 수 있듯이 폐쇄효과를 해결하기 위해서는 직경이 크고, 길이가 짧은 환기구가 효과적이다. 그러나 실제로 제조사에서는 고막형(com-pletely-in-the-canal, CIC type), 외이도형(in-the-canal, ITC type), 갑개형(in-the-ear, ITE type) 등 귀속형 보청기의 크기 문제로 1.2 mm 이하의 환기구를 설치하는 것이 보편적이며, 특히 크기가 작은 보청기를 선호하는 한국에서는 고막보청기의 경우 대부분 1.0 mm 이하의 환기구를 설치하고 있다. 본 연구는 고막보청기에서 환기구 길이와 잔여용적이 폐쇄효과를 해결하는데 어느 정도 도움이 되는지를 확인하고자 하였다.

연구방법

연구대상

본 연구에 참여한 피검자는 22~26세의 성인으로 중이질환이 없고, 고막운동성검사(tympanometry)에서 A형을 나타내며, 순음청력검사 상 250~8,000 Hz의 역치가 20 dB HL이하인 12명(12귀, 남 3, 여 9)을 대상으로 하였다.

연구장비

순음청각검사와 실이측정은 한림대학교 청각연구소의 방음실에서 실시하였다. 순음청력검사는 청력검사기(GSI 61, Grason-Stadler)와 삽입형이어폰(insert phone, EAR-tone 3A, Etymatic research)을 이용하여 측정하였고, 고막운동성검사는 이미턴스검사기(GSI 33, Grason-Stadler)를 이용하여 측정하였다. 보청기착용 시 실제적인 폐쇄효과를 유발하기 위해 직경 0.8 mm 환기구와 건전지덮개(battery door) 및 손잡이(removal handle)가 설치된 모조고막보청기(CIC du-mmy hearing aid)를 제작하여 사용하였으며, 이때 환기구의 길이는 평균 18 mm이었다. 외이도 내의 음압변화를 측정하기 위해서 실이측정시스템(Fonix 6500 CX, Frye Electronics)을 사용하였으며, 발성음의 음량측정을 위해 소음측정기(sound level meter, B&K 2260, Brüel and Kjaer)를 사용하였다.

연구방법

안정된 실이삽입이득 측정을 위하여 측정장비의 잡음감쇄(noise reduction) 수준을 '8X'로 하였으며, 탐침은 모조고막보청기의 수화기 음구보다 5 mm 길게 삽입하였다. 검사음은 피검자가 3초간 일정한 강도(loudness)와 고저(pitch)를 유지하면서 발성하는 폐쇄모음 '이[ee]'를 사용하였다. 이때 피검자의 입에서 30 cm 떨어진 거리에 소음측정기를 설치하고 발성음이 80±3 dB SPL을 유지하도록 하였으며, 미리 녹음된 '이' 발성음을 들려주면서 일정한 고저를 유지하도록 하였다. 효율적인 측정을 위해 실험시작 전 'ee' 소리가 일정하게 발성하도록 연습하였으며, 실이공명이득은 실이측정시스템 내의 표준자료를 사용하였다.
연구 절차는 다음과 같다. 첫째, 고무찰흙(putty)을 이용하여 수화기 쪽의 환기구를 막은 상태, 열은 상태 그리고 환기구의 길이를 5 mm 짧게 한 다음 각각에 대하여 실이삽입이득을 측정하였다. 둘째, 수화기 쪽의 환기구 부분을 3 mm×4 mm×5 mm(약 60 mm³) 정도 잘라낸 후 환기구를 막은 상태와 열은 상태를 일반적인 보청기의 주파수 범위를 고려하여 250~6,000 Hz까지 1/2 옥타브(octave) 간격으로 측정 하였다.

연구결과

고막보청기의 환기구 변화에 따른 폐쇄효과의 차이를 보기위해 실이삽입이득(real ear insertion gain, REIG)을 첫째, 환기구를 막은 상태(small volume and vent occluded, SVoc), 둘째, 환기구를 열은 상태 (small volume and vent open, SVop), 셋째, 환기구의 길이를 5 mm 짧게 한 상태(small volume and short vent open, SVop), 넷째, 수화기 부분을 잘라내고 환기구를 열은 상태(large volume and vent open, LVop), 다섯째, 수화기 부분을 잘라내고 환기구를 막은 상태(large volume and vent occluded, LVoc)의 다섯 가지 조건에 대한 실이삽입이득을 비교하였다(Table 1). 통계적으로는 750 Hz(p≤.01)와 1,000 Hz (p≤.05)에서 각 실험조건 간에 유의한 차이를 나타냈다.
각각의 실험조건을 사후분석(paired t-test)한 결과, 250 Hz에서는 SVop와 SVsv, SVop와 LVop에서 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p≤.05)(Table 2). 750 Hz에서는 SVop와 LVop, SVoc와 LVoc, 그리고 SVoc와 LVop에서 유의한 차이를 나타냈으며(p≤.01), SVop와 SVsv에서도 유의한 차이를 나타냈다(p≤.05). 또한 1,000 Hz에서는 SVoc와 LVop에서, 1500 Hz에서는 SVoc와 LVoc에서, 2,000 Hz에서는 SVoc와 LVoc, SVoc와 LVop에서, 통계적으로 유의미한 차이를 보였다(p≤.05).

고     찰

환기구의 기능은 주로 산소를 공급하여 외이도 내의 건강을 유지하거나,⁸⁾ 음향임피던스가 낮은 저주파수 성분을 외이도 밖으로 배출하여 폐쇄효과를 줄이는데 사용된다. 그러나 현실적으로 고막보청기의 경우 환기구의 직경을 넓히는데 한계가 있으며, 또한 음향되울림의 원인이 되기도 한다. 본 연구에서는 고막보청기에서 길이 18 mm, 직경 0.8 mm의 환기구가 폐쇄효과를 효과적으로 감소할 수 있는가를 알아보았고 또한 다양한 환기구설치를 통한 폐쇄효과 감소의 효과적인 방법을 찾아보고자 하였다.
본 연구에서 모조고막보청기를 이용한 발성음 '이'의 실이삽입이득을 측정한 결과에 따르면 길이 18 mm, 직경 0.8 mm의 환기구가 설치된 고막보청기는 환기구의 폐쇄상태(SVoc)와 개방상태(SVop)를 비교했을 때, 전 주파수에서 유의미한 차이가 없어 폐쇄효과를 해결하는데 도움을 주지 않는 것으로 사료된다. 따라서 고막보청기의 경우 0.8 mm의 환기구는 폐쇄효과를 줄이기보다는 단지 외이도와 중이강 간의 기압 차이를 해소하는 역할 정도를 기대할 수 있다. 그러나 환기구를 개방한 상태(SVop)를 환기구의 길이를 5 mm 줄였을 때(SVsv)와 수화기 부분을 잘라내어 잔여용적을 약 60 mm³ 늘렸을 때(LVop)를 각각 비교해 보면 250 Hz와 750 Hz에서 유의미한 결과가 나타났으며, 250 Hz에서는 환기구를 막은 상태(SVoc) 보다 잔여용적을 늘리고 환기구를 열은 상태 (LVop)에서 3.87 dB가 감소하는 것으로 나타났다(p≤.05). 이는 길이 18 mm, 직경 0.8 mm의 환기구가 설치된 고막보청기의 경우 환기구의 길이를 줄이거나 수화기 부분을 줄여주어 잔여용적을 늘리면 폐쇄효과의 감소에 도움을 줄 것으로 사료된다.
그리고 본 연구에서 환기구의 길이를 짧게 하거나(SVop), 잔여용적을 늘렸을 때(LVop 또는 LVoc) 750, 1,000, 1,500 Hz 부근의 실이삽입이득이 증가하는 현상을 보였는데, 이는 환기구 및 잔여용적의 변화로 인한 환기구의 공명주파수가 변경되면서 발생하는 현상으로 사료되며, 선행연구와 일치성을 보였다.⁷⁾⁹⁾¹⁰⁾¹¹⁾
본 연구와 Kim 등⁷⁾의 외이도보청기에 대한 연구결과를 비교해 보면 실이삽입반응의 형태가 비슷하며, 고막보청기의 실이삽입이득이 전 주파수 대역에서 약 6.5~16.9 dB 적은 것으로 나타났다(Fig. 1). 이는 외이도보청기가 고막보청기에 비해 외이의 갑개를 막는 면적이 크며, 성대의 진동이 외이도의 연골부를 통해 전달되는 면적이 넓어서 더 많은 진동을 전달하기 때문인 것으로 생각된다. 특히 외이도보청기는 250 Hz와 500 Hz에서 실이삽입이득이 평균 6.7 dB가 고막보청기에 비해 높게 나타났다(one sample t-test, p≤.001). 따라서 보청기 자체만으로는 고막보청기가 외이도보청기에 비해서 폐쇄효과가 덜 발생한다고 볼 수 있을 것이다.
본 연구에서 사용된 신호음은 피검자가 발성한 폐쇄모음 '이'를 사용하였다. 그러나 보청기 착용 시의 현실적이고도 구체적인 폐쇄효과를 알아보기 위하여 증폭기와 환기구를 통해서 조절되고 결합된 음을 대상으로 폐쇄효과를 감소하기 위한 후속 연구가 필요하다고 생각한다.

결     론

정상청력인을 대상으로 고막보청기의 환기구 및 잔여용적의 변화에 따른 실이삽입이득의 변화를 살펴본 결과를 요약하면 다음과 같다.
첫째, 고막보청기에서 직경 0.8 mm 길이 18 mm의 환기구는 실이삽입이득에는 유의한 영향을 주지 않았다.
둘째, 환기구의 외부 길이를 5 mm 줄이고 잔여용적을 60 mm³ 정도 넓혔을 때 2,000 Hz 이하에서 실이삽입이득이 줄어들었다.
셋째, 고막보청기가 외이도보청기보다 전주파수에서 실이삽입이득이 더 많이 줄어들었다.
상기 결과에 의하면, 고막보청기에서 직경이 작은 환기구의 외부 길이를 짧게하거나, 잔여용적을 넓힘으로써 실이삽입이득과 그에 따른 폐쇄효과를 줄일 수 있다고 본다.

REFERENCES

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Dillon H, Birtles G, Lovegrove R. Measuring the outcomes of a national rehabilitation program: normative data for the client oriented scale of improvement (COSI) and the hearing aid user's questionnaire (HAUQ). J Am Acad Audiol 1999;10:667-79.
Kochkin S, MarkeTrak V. "Why my hearing aids are in the drawer": The consumer's perspective. Hear J 2000;53(2):34-42.
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Jespersen C, Groth J. Vent designed to reduce occlusion effect. Hear J 2004;57(10):44-6.
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