The Reliability of a Random Bekesy Audiometry

Ahn, Youngjin; Kim, Sung Eun; Kim, Chong-Sun; Oh, Seung-Ha

Original Article

Hearing Sciences

Korean Journal of Audiology 2006;10(1):40-45.

The Reliability of a Random Bekesy Audiometry

Youngjin Ahn¹, Sung Eun Kim², Chong-Sun Kim¹, Seung-Ha Oh¹

¹Department of Otolaryngology, College of Medicine, Seoul Na-tional University, Seoul
²Department of Otolaryngology, Seoul National University Ho-spital, Seoul, Korea

무작위 베케시 청력검사의 신뢰성

안영진^¹^, 김성은^²^, 김종선^¹^, 오승하^¹

^¹서울대학교 의과대학 이비인후과학교실
^²서울대학교병원 이비인후과

Abstract

This study was designed to evaluate the reliability of a random Bekesy audiometry system. In 20 subjects (40 ears), conventional audiometry (Orbiter 922 system) and AMA-PTA audiometry (AMA-PTA 134 system) were conducted simultaneously. Through this study, 2-6 dB threshold differences were observed between the 6-band audiometry threshold of these two study. Taking the different 0 dB curve used for each audiometry system, our result support the reliability of this new random Bekesy audiometry system. On the contrary, significant time saving was noted. Generally, five minutes are needed to perform the conventional audiometry but only 90 seconds were needed to perform the AMA-PTA audiometry. It’s mainly due to the automated selection of frequency and loudness level of stimulus. With this new, automated audiometry, there can be a big time-saving for performing the pure tone audiometry.

Keywords: Audiometry;Bekesy;Reliability.

교신저자：오승하, 110-744, 서울 종로구 연건동 28번지
교신저자：전화) (02) 2072-2442, 전송) (02) 745-2387, E-mail：shaoh@plaza.snu.ac.kr

서 론

최근 들어 군대, 학교, 직장 등에서의 대규모 청력 선별 검사의 필요성이 커지면서 보다 신속, 정확하면서 필요 인력을 최소화 할 수 있는 청력 검사 방법 개발에 관심이 높아지고 있다.¹⁾²⁾³⁾⁴⁾⁵⁾ 이러한 목적에서 저자들은 랜덤베케시추적알고리듬을 적용하여 청력검사에 소요되는 시간을 최소화 하면서, 피검자의 청력을 정확하게 측정할 수 있는 청력검사 시스템의 유용성을 검토하였다. 기존의 순음청력검사방법은 혼합법으로 특정 검사음의 음량을 검사자가 수동으로 보정 제시하여 해당음에 대한 청각역을 결정한다. 반면 랜덤베케시측정법이 적용된 청력검사에서는 제시되는 검사음의 주파수가 랜덤화되고 제시음 음량도 수동에서 자동조작으로 수행할 수 있다.

재료 및 방법

2005년 2월부터 2005년 5월까지 서울대학교 병원 이비인후과 외래 청력 검사실에 청력 검사를 위하여 의뢰된 환자 20명을 대상으로 Orbiter 992 system을 이용한 기존의 순음청력검사 및 AMA-PTA 134 system을 이용한 랜덤베케시 순음청력검사가 차례로 시행되었다. 환자의 평균 나이는 51.5세(23~69세)였으며 남녀 비는 14：6이었다. 환자군 중 정상 청력군(~26 dB)은 14귀, 경도 난청군(27~40 dB)은 12귀, 중등도 난청군(41~55 dB)은 9귀, 중등고도 난청군(56~70 dB)은 2귀, 고도 난청군(70~90 dB)은 2귀, 농 군(91 dB 이상)은 1귀 이었다.
각각의 검사를 한차례씩 시행하였으며 각 환자의 기도청력역치를 Paired t-test를 이용하여 비교 검정하였다. 두 검사는 모두 소음이 통제된 오디오부스에서 시행되었다.
- AMA-PTA 측정환경
장비구성：노트북+헤드폰(DT 770, Bever dynamics, 80Ω)
자극제시：자극주파수 랜덤제시방식
자극유형：Pulse Tone(1 sec presentation, 1.5 sec rest time)
Pulse Tone 구성：10회/sec, 50 ms duration, 5 ms rise/fall time
측정소요시간：6밴드 기준 1분 30초~2분
측정방식：랜덤베케시측정법(10 dB, 5 dB, 2.5 dB step)

결     과

총 20명(40귀)를 대상으로 두 가지 청력 검사를 시행한 결과 검사 시간은 AMA-PTA system을 이용한 랜덤베케시 순음청력검사가 평균 1분 30초로 기존의 순음청력검사에 소요되는 시간에 비하여(통상 5분) 검사 시간이 훨씬 더 단축되는 것으로 나타났다. 두 검사의 기도청력검사역치를 각각의 주파수(250 Hz, 500 Hz, 1,000 Hz, 2,000 Hz, 4,000 Hz, 8,000 Hz) 및 청력 평균(삼분법)에서 검사 결과에 통계적 차이가 있는지 검증하였다(Table 1). 결과를 보면 250 Hz 부터 4,000 Hz까지는 AMA-PTA로 측정한 평균 역치가 Conventional audiometry로 측정한 평균 역치에 비하여 2~6 dB 정도 높은 것으로 나타났고 8,000 Hz에서는 4.75 dB 낮은 것으로 나타났으며 이 차이는 1,000 Hz를 제외한 모든 주파수에서 통계적으로 유의한 것으로 나타났다. 삼분법에 의한 평균 청력 역치 또한 AMA-PTA로 측정한 평균 역치가 2.9 dB 높은 것으로 나타났다.
또한 평균 청력 역치의 차이를 청력 소실의 정도에 따른 분류에 따라 비교해 보았을 때에는(Table 2), 정상 및 경도, 중등도의 청력 소실을 나타내는 군에서 비교적 통상적인 방법에 의한 청력 검사 결과와 일치하는 결과를 보였고 증등고도 난청의 경우에는 랜덤베케시 순음청력 검사에 의한 청력 역치가 12.5 dB 높게 나타났으며, 고도 난청군 및 농 군에서는 오히려 랜덤베케시 순음청력 검사에 의한 청력 역치가 더 낮은 것으로 나타났다.

고     찰

군대, 작업장, 학교 등의 환경에서는 소음에 노출될 가능성이 항상 상존하므로⁶⁾ 적절한 청력 검사 및 처치가 매우 중요하다. 특히 군대에서는 총기류, 대포 등에 의한 소음 노출의 위험이 높은 반면 귀마개 등의 청력 보호를 위한 예방 조치가 부족하여 소음성 난청의 빈도가 높다. 이에 대하여 미국 등에서는 국가적인 선별검사 프로그램 등을 통한 조사가 이루어지고⁷⁾⁸⁾ 이를 토대로 한 청력보호 프로그램을 개발하여 시행하는 등의 조치가 취해지고 있으나 국내에서는 이러한 시도가 전무한 상황이다. 따라서 적절한 청력 보호와 예방을 위하여 필요한 시기에 청력 검사를 시행하는 것은 매우 중요하다. 하지만 기존의 청력검사 방법의 경우는 평균 시행시간이 5분 정도 소요되며 숙련된 청각사가 필요하고 부피가 큰 검사 장비 기기가 필요하여 대량 선별검사를 시행하기에는 시간적, 공간적, 인력 측면의 제약이 크다.
최근 보다 효율적이고 간편한 청력 검사 방법 및 기기를 개발하려는 노력이 시행되었으며 그 연구 방향은 주로 자동화된 알고리듬 및 검사법의 개발⁹⁾¹⁰⁾ 및 인터넷을 이용한 웹 기반의 청력 검사 방법 개발¹¹⁾ 등으로 이루어졌다. 이번 연구에서 저자들이 신뢰성을 검증한 AMA-PTA system은 랜덤베케시알고리듬을 적용하여 검사를 수행함으로서 청각사의 필요성을 없앴으며 휴대용 PC와 헤드셋 만으로 검사가 가능하도록 하여 공간적인 제약을 상당부분 극복할 수 있었다. 아울러 검사 시행 방법의 변화를 통하여 검사 시간을 기존의 5분에서 1분 30초 정도로 단축하여 시간적인 효율을 극대화 할 수 있었다.

랜덤베케시추적알고리듬

검사소요시간을 단축시킬 목적으로, 최적의 검사음 시작강도를 설정한 후 최소한의 검사음 제시로도 정확한 청력도를 검출하기 위해 고안된 것이 <랜덤베케시추적알고리듬>이다. 측정 주파수 지점의 종류로는 6밴드, 11밴드, 17(a,b)밴드 34(a,b)밴드, 67(a,b)밴드, 134밴드가 있다. 기존의 청력검사 기술로는 134 밴드의 좌우 미세청력도를 산출하기까지 총 12시간 이상의 검사시간이 예상되나 상기 기술의 134 밴드 청력검사 소요시간은 35분 정도이다. 6밴드 검사의 경우 1분 30초에서 2분, 11밴드 검사의 경우 3분, 17밴드 검사의 경우 5분, 34밴드 검사의 경우 9분, 67밴드 검사의 경우 17분 정도의 검사시간이 예상된다.
우선 1,000 Hz의 기준 검사음이 50 dBHL의 강도부터 -10 dB step으로 제시되면서 피검자의 좌우 청각역(auditory threshold)을 대략적으로 추정한다. 추정된 1,000 Hz 청각역을 기준으로 이보다 0~15 dB 큰 강도에서부터 나머지 검사음 제시가 5 dB step으로 랜덤으로 이루어진다. 피검자가 검사음을 지각하여 버튼을 눌렀을 경우 해당 검사음의 다음 순번 때 5 dB 작은 검사음이 제시된다. 피검자가 검사음을 지각하지 못했을 경우 다음 순번 때 해당 검사음은 5 dB 커진다. 이 모든 경과는 모니터 상의 청각검사 좌표에 실시간 표시된다(Figs. 1, 2 and 3). 랜덤베케시추적알고리듬과 일반베케시측정법 간의 가장 큰 차이점이 있다면 자극이 랜덤으로 제시되어 피검자의 불필요한 주의집중에서 비롯되는 청력도 왜곡을 방지할 수 있다는 점이다. 검사소요시간이 짧아 반복 측정도 용이하다. 랜덤베케시추적알고리듬이 최종적으로 청각역을 판별하는 기준은 6가지이며, ascending threshold 지점과 descending threshold 지점의 2.5 dB 간격 평균값을 최종청각역으로 간주한다.

AC97코덱기반 자가보정기술

청력측정기로 하여금 스스로 측정음의 강도 및 주파수를 제어토록 하는 기술로서, 이 기술을 이용하면 별도의 보정장치가 없어도 되며 검사자에 의해 수동으로 이루어지는 검사음 보정작업이 불필요하다. 자가보정기술을 통해 검사의 정확도를 유지할 수 있음은 물론 검사소요시간을 대폭 줄일 수 있다. 자가보정기술은 다음 세 가지의 세부사항들을 포함한다.

AC97 오디오 코덱 및 이와 동일한 사양의 오디오 코덱을 사용하는 사운드 칩 출력강도 프로파일
AC97은 PC 메인보드에 온보드칩 형태로 내장된 규격화된 사운드 칩이다. 그러나 이 사운드 칩의 출력강도 미세조작은 PC 제어판의 음량조절기를 이용한 수동조작으로는 조절이 불가능하며, 상기 기술이 적용되는 청력측정기의 운영프로그램 내 AC97출력제어알고리듬에 의해 자동 조절된다. 1 kHz 기준음에서 AC97 최대출력강도는 104 dB SPL(간혹 94나 84 dB SPL일 경우도 있음)이다.

ISO 226：2003 기준 dBHL 척도 상에서 2.5 dB 간격으로 보정된 웨이브 파일 리스트
2.5 dB SPL 간격으로 보정된 총 3045개의 검사음이 웨이브 파일(.wav) 형태로 제공되며 모든 검사음들은 2003년에 최종적으로 수정 보완된 ISO 226：2003 등청감곡선을 기준으로 한다.

보정된 웨이브 파일을 호출하고 사운드 칩의 출력강도를 제어하는 최초 변수
AC97 출력강도 최대값 10,000 기준, 최초의 AC97 출력강도 변수는 100(최대값 100일 때는 1)이며, 최초로 호출되는 웨이브 파일은 AMA-PTA에서 1 kHz, 10 dBHL이다. 만일 피검자가 최초의 검사음을 듣지 못했을 경우, AC97 출력강도 변수 100(1)은 10,000 (100)으로 바뀌며 웨이브 파일 리스트에서 20 dBHL 웨이브 파일이 새로운 시작강도로 호출된다(참고로 출력강도 변수 10,000에서 20 dBHL 웨이브 파일은 60 dBHL의 강도로 들린다).
이번 연구에서 AMA-PTA로 측정한 평균 역치와 conventional audiometry로 측정한 평균 역치의 차이는 8,000 Hz를 제외하고는 모든 주파수에서 AMA-PTA로 측정한 역치가 2~6 dB 정도 더 높은 것으로 나타났다. 이에 대해서는 두 audiometry가 각각 채용한 0 dB의 기준이 다르다는 데에서 그 이유를 찾아볼 수 있다. AMA-PTA에서는 2003년 새로 개정된 ISO 226-2003에 따른 0 dB 기준을 채용한 반면¹²⁾ conventional audiometry의 경우에는 이전의 ISO 226의 0 dB 기준을 그대로 채용하였다(Fig. 4). 이 두 기준에 따른 청력 곡선을 비교하면 모든 주파수에서 ISO 226-2003 규정의 Sound pressure level(SPL)이 3~4 dB 정도 낮은 것으로 나타났다. 따라서 더 낮은 SPL을 채용한 AMA-PTA로 측정한 역치가 conventional audiometry에 비하여 2~6 dB 정도 높은 평균 역치를 보이는 현상을 설명할 수 있다. 다만 8,000 Hz에서는 오히려 AMA-PTA로 측정한 청력 역치가 4.75 dB 더 낮은 것으로 나타났는데 이는 통상적으로 high frequency에서의 청력 역치가 큰 variation을 보이는 점을 감안하더라도¹⁰⁾ 예상을 벗어난 결과로 보이며, 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
각 청력 소실 군별로 분류한 결과를 보면 고도 난청군 및 농 군에서는 다른 군에서와 달리 랜덤베케시 순음청력 검사에 의한 청력 역치가 오히려 낮은 것으로 나타났는데 이는 측정 system의 출력 제한으로 인하여 고도 난청을 측정할 수 없는 제한점이 있음을 반영하는 결과라고 할 수 있다.

결     론

이번 연구를 통하여 개발된 AMA-PTA system 은 기존 청력 검사 방법과 비교할 때 시간적, 공간적, 인력적인 제약을 극복할 수 있는 효율적인 청력검사시스템으로 파악되었다. 그러나 출력 제한으로 인하여 고도 난청을 측정할 수 없는 점과 청력 차폐를 실시할 수 없는 점, 그리고 자동화되고 반응시간이 제한되어있는 검사 방법으로 소아나 고연령자, 교육 수준이 떨어지는 환자에서 시행할 수 없는 점은 검사의 제한점으로 추후 보완이 필요할 것으로 사료된다.

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