REUR(Real Ear Unaided Response) Performed before Hearing Aid Fitting

Hong, Sung Hwa; Woo, Hyo Chang; Cho, Yang-Sun; Koh, Seok Joo; Shin, Myung-Hee

Original Article

Hearing Aids

Korean Journal of Audiology 1997;1(1):64-69.

REUR(Real Ear Unaided Response) Performed before Hearing Aid Fitting

Sung Hwa Hong¹, Hyo Chang Woo¹, Yang-Sun Cho¹, Seok Joo Koh¹, Myung-Hee Shin²

¹Department of Otorhinolaryngology-Head Neck Surgery, College of Medicine, Sungkyunkwan University, Samsung Medical Center, Seoul
²Center for Health Promotion

보청기 처방 전 시행한 REUR(Real Ear Unaided Response)의 특성

홍성화^¹^, 우효창^¹^, 조양선^¹^, 고석주^¹^, 신명희^²

^¹성균관대학교 의과대학 이비인후과학교실, 삼성서울병원
^²건강의학센터

Abstract

For proper choices of hearing aids, individual resonance characteristic of external auditory canal should be considered. Real ear unaided response (REUR) is the change of sound stimuli given from environment when measured near the tympanic membrane. REUR is characterized by 1st peak at 2700 Hz (16 to 18dB) and 2nd peak at 4000 to 5000 Hz (10 to 14dB). But most investigators have reported that there were intersubject variability of REUR. This study was performed to get the more reliable data of REUR in Korean and the factors influencing REUR. 48 subjects were selected：25 men and 23 women, 39 normal hearing and 9 sensorineural hearing loss. We measured external ear canal volume with impedance audiometer, and calculated REUR with the probe microphone systems. Statistical analyses were performed to determine intersexual differences, test-retest reliability, interaural differences, and variability with azimuth. The mean of EAC volume, frequencies (amplitudes) of 1st peak and 2nd peak were 1.36±0.27 ml, 2.62±0.23 KHz (18.56±2.17 dB) and 4.21±0.60 KHz (18.20±3.34 dB), respectively. Women’s EAC volume was smaller than men’s but peak resonance did not correlate with EAC volume. Except the 2nd peak, other parameters were consistent even on retest. As the azimuth varied, the gains changed with the gains at 0° azimuth significantly different from 45° and 90°’s. Because of the intersubject variability, REUR should be measured ahead individually to prescribe the hearing aids properly.

Keywords: REUR;Hearing aids;Real ear measurement(REM).

서론 과거에는 보청기를 선택하고 fitting 상태를 평가할 때 어음검사(speech tests), 기능적 이득값 측정(functional gain measures), coupler measurements, 그리고 master hearing aid 등을 이용해 왔다. 그러나 이러한 방법들은 검사 과정에서 피검자의 자세나 주위의 소음 같은 결과에 미치는 요인들을 배제하기 어렵고, 또 대부분의 검사가 피검자의 협조와 판단이 요구되므로 신뢰도에 문제가 있었다.1-4) 이러한 방법들에 비해 real ear measurements(REM)는 개인의 귀의 특성을 포함하여 전 보청 시스템을 평가하고, 각 개인의 특성에 맞는 fitting의 결과를 측정하는데 있어서 객관적이라고 할 수 있다. 그러므로 일반적인 난청자 이외에도 검사하기 힘든 대상군, 즉 협조가 힘든 사람, 신생아, 저능아, 검사에 집중하지 못하는 성인 등에서도 목표하는 이득의 신뢰도를 높일 수 있으며, 재 제작에 따르는 시간과 비용을 절감하는 효과도 있다. REM의 기초가 되는 REUR(real ear unaided response)은 일반적으로 두 개의 peak로 이루어지는데, 첫 번째 peak가 2700 Hz에서 16∼18 dB, 두 번째 peak가 4000∼5000 Hz에서 10∼14 dB 정도로 나타난다고 알려져 있다(Fig. 1). 그러나 지금까지의 연구에서 REUR을 측정한 조건들이 연구별로 일정하지 않았으며, 서양인 보다 외이도의 용적이 적은 한국인에서의 REUR에 대해서는 아직 연구되지 않았다. 저자들은 한국인에서의 REUR의 특성을 고찰하고 REUR에 영향을 줄 수 있는 요소들에 대하여 분석하여, 보청기 착용시 손실될 수 있는 자연 공명 이득에 대한 값을 미리 보상하고, fitting을 좀 더 빠르고 정확하게 하는데 도움을 받고자 하였다. 연구 대상 및 방법 귀 수술의 경력이 없고, tympanogram에서 정상 범위인 총 48명의 96귀를 대상으로 하였다. 이 중 남자 25명, 여자 23명이었으며, 정상 청력이 39명, 감각신경성 난청이 9명이었다. 측정에는 impedance audiometer(GSI33 ver2. Middle ear analyzer, Grason-Stadler Inc., USA), real ear analyzer(Fonix 6500 CX with Quik-Probe Ⅱ, Frye Inc., USA)를 사용하였다. 우선 피검자의 외이도 용적을 impedance audiometer로 측정한후, 다음으로는 probe-tube microphone system을 이용하여 REUR을 측정하였다. loudspeaker의 위치는 방위각(azimuth) 0°, 45°, 90°에서 각각 측정, 비교하였으며 외이와의 거리는 30 cm(12 inch)로 균일하게 하였다. Reference microph-one은 외이도 입구에 Velcro headband를 이용하여 이개 위에 지면과 평행하게 부착시키고, probe-tube microphone tip은 ear hook을 이용하여 외이도 입구에서 17 mm 안쪽에 위치하도록 하였다. 자극 신호(stimulus signal)는 60 dB의 composite noise를 사용하였고, reference microphone과 probe tube microphone의 출력을 실시간으로 동시에 측정하여, 두 값의 차이를 주파수(frequency, Hz)에서의 이득(gain, dB)으로 표시하였다. 분석하고자 하는 대상으로는 1) 외이도 부피, 1st peak, 2nd peak의 평균과 표준 편차, 2) 양측 귀의 차이, 3) 남녀간의 차이, 4) 재검시의 신뢰도, 5) 방위각에 따른 변화, 6) 외이도 부피와 peak와의 상관 관계 등을 분석하였다. 통계 방법으로 양측 귀의 차이, 재검시의 신뢰도, 남녀간의 차이는 t-test를 이용하였으며, 외이도 부피와 peak와의 상관 관계는 Pearson 방법에 의한 상관성 검증(Pearson correlation coefficient)으로 구하였고, 방위각에 따른 변화는 반복측정 분산분석법(repeated measures of ANOVA)을 시행하여 비교하였다. 본 연구의 결과를 서양인에서의 결과와 비교할 때는 두 군의 산술평균의 차이에 대하여 t-test를 시행하였다. 결과 Average, Standard Deviation(n＝96) 외이도의 평균 부피는 1.36±0.27 ml이었다. 1st peak는 평균 2.62±0.23 KHz에서 18.56±2.17 dB, 2 nd peak는 4.21±0.60 KHz에서 18.20±3.34 dB의 이득을 보였다(Table 1). Valente(1991) 등이 발표한 1st peak의 평균치인 2585 Hz, 18.5 dB와 t-test를 이용하여 비교하였을 때 유의한 차이는 없었다. Interaural Difference Paired t-test를 이용한 분석에서, 좌측과 우측 귀는 외이도 부피, 1st peak, 2nd peak에서 유의한 차이가 없었다(Table 2). Intersexual Difference 외이도 부피의 평균은 남자 1.47 ml, 여자 1.25 ml로 유의한 차이가 있었으나(p<0.05), 1st peak, 2nd peak의 주파수, 이득은 남녀간에 차이가 없었다(Table 3). Test-Retest Reliability 외이도 부피, 1st peak의 주파수와 이득은 재검시에도 비교적 일정한 값을 나타냈으나, 2nd peak 의 주파수, 이득은 모두 재검시에 유의하게 다른 값을 나타냈다(Table 4). Azimuth에 따른 Variability 1st peak와 2nd peak의 주파수는 방위각이 변해도 일정한 값을 유지하는데 비해, 이득은 방위각에 따라 다른 값을 보였다. 특히 ANOVA의 다중비교에 의하면 방위각 0°에서 1st peak, 2nd peak의 이득은 45°, 90°의 것과 유의한 차이를 보였다(p<0.05)(Table 5). EAC Volume과 Peak Resonance와의 Correlation 1st peak, 2nd peak의 주파수, 이득과 외이도 부피간의 상관 관계를 Pearson correlation coefficients로 구하였는데, 4가지 값 모두 상관 관계가 없었다(p>0.05). 고찰 보청기의 성능을 측정하는 방법 중에서 표준 2-cc coupler를 이용해서 측정하는 방법은 실제로 보청기를 착용했을 때보다 고주파 영역에서의 응답, 특히 3000 Hz 주변의 이득이 더 높게 측정된다. KEMAR(Knowles Electronics Manikin for Acoustic Research, Burkhard and Sachs, 1975)를 이용하거나 두 개의 ear simulators(Zwislocki coupler)를 KEMAR에 위치시킨 후 측정한 방법에서는 2cc coupler를 이용할 때보다 실제에 가까운 결과를 얻지만, 실제 난청자 개인의 귀의 특성을 고려한 것은 아니라고 할 수 있다.5) Probe-tube microphone system의 발전으로 고전적인 평가나 이득 계산 방법의 문제점들이 감소되었고, 실제로 난청자가 보청기를 귀에 착용한 상태(real ear)에서의 이득값을 실시간(real time)으로 평가할 수 있게 되었다. Real-ear measurement의 목적은 REUR을 포함한 전체 보청 시스템의 반응, 즉, REAR(real ear aided response), REIG(real ear insertion gain)을 구하는 것인데 이 때의 결과는 보청기 자체의 특성과 REUR이 중요한 요소가 된다. 보청기 특성은 제작되어 나올 때 결정되나, REUR은 개인의 특성을 반영하므로 항상 변화할 수 있음을 고려해야 한다. Probe microphone technique은 두 가지 중요한 의미를 갖는데, 첫째는 보청기의 이득을 검사하는 방법 중에서 기능적 이득(functional gain)과 교정 역치(aided threshold)로 측정할 때는 검사할 때마다 loud-speaker와 피검자의 측정 거리나 방향을 일정하게 유지하기가 쉽지 않고, microphone의 종류나 부착 위치에 따라 측정값이 달라질 수 있으며, 피검자의 협조에 따른 변수가 작용할 수 있는데 비하여 이 방법은 객관적인 검사로서 이러한 변수를 줄일 수 있다. 두 번째는 REUR과 REAR의 상대적인 값과 고막 근처의 외이도에서의 음의 강도를 절대값(SPL, sound pressure level)으로 구할 수 있다는 점이다. 실제적으로 probe technique은 보청기 선택이나 fitting 시에 유용하게 쓰이는데 미리 정해진 목표 이득(target gain)이 REIG(real ear insertion gain)과 일치하는지를 결정하는데 가장 많이 사용된다.6) 외이도 공명(ear canal resonance), 외이 공명(external ear resonance)과 두부의 반향 효과(head diffraction effects)를 복합하여 개인의 귀의 음향적인 특성을 표현한 것이 REUR인데,7) 이는 외이도를 개방한 상태에서 음향 신호(acoustic signal)를 주고 고막 근처에서 그 값을 측정하였을 때 발생되는 음향 신호의 변화량으로, 정상적인 외이나 중이에서는 일반적으로 SPL이 증가된 값으로 나타난다. 8) Fig. 1에서 보는 바와 같이 REUR은 일반적으로 첫 번째 peak가 2700 Hz에서 16∼18 dB, 두 번째 peak가 4000∼5000 Hz 에서 10∼14 dB 정도의 범위를 보인다고 알려져 있다.8) Upfold와 Bryne(1988)은 2968 Hz에서 18 dB의 peak가 생긴다고 하였는데, 이것은 Rastronics CCI 10/3이라는 기계를 사용하였기 때문에 현재의 방법과 는 많은 차이가 있었다.9) Bentler(1989) 등은 REUR 이득의 개인간의 차이는 다소 크며 주파수가 증가함에 따라 비례적으로 증가하는데, 2100 Hz에서 3500 Hz 사이의 넓은 범위에서 11∼25 dB의 peak를 관찰할 수 있었다. 주파수가 증가함에 따라 이득이 커지는 것은 외이도 공명이 2000 Hz 이상에서 발생하는 것으로 설명할 수 있다.10) 본 연구결과의 평균값을 외국논문의 수치와 비교하였는데 외이도 부피 등을 고려할 때 차이가 예상되었으나, Valente 등(1991)이 49귀를 대상으로 하여 같은 방법으로 1st peak만을 측정했을 때의 평균값인 2585 Hz, 18.5 dB11)과 유의한 차이는 없었다. Chan과 Geisler(1990)는 peak의 이득이 6 dB에서 25 dB의 넓은 범위에 있다고 했는데, 이것은 probe와 고막과의 거리가 2∼12 mm로 일정치 않기 때문이라고 하였다.12) 이러한 검사간의 오차를 줄이기 위해서 외이도에 probe tube를 일정하게 위치시키는 것은 정확한 측정을 위해 가장 중요한 요건이다.13) Probe tip과 고막과의 거리를 일정하게 하기 위한 방법으로 acoustic method, 삽입 깊이를 일정하게 하는 방법, earmold tip에서 5 mm를 안쪽으로 더 진행시키는 방법 등이 있는데, 보통의 외이도를 가진 피검자의 경우는 3가지 방법이 모두 비슷한 위치에서 같은 결과를 나타낸다.13) Acoustic method는 음향신호가 외이도로 전달될 때 standing wave가 형성되는데, 각 주파수에서의 진폭이 최소인 점이 고막으로부터 파장의 약 1/4정도인 부위에서 형성됨을 이용한 것이다.12) 따라서 고막으로부터 일정한 거리를 알 수 있으므로, 외이도의 길이와 상관없이 probe를 고막에 가까이 위치시킬 수 있어, 고주파에서 고막의 음압 수준을 가장 정확하게 평가할 수 있다. Acoustic method는 다른 두 방법보다 음압 수준이 유의하게 큰데, 특히 25 mm이상의 긴 외이도를 가진 사람과 4000∼6300 Hz 정도의 고주파에서 뚜렷하다고 하였다.13) 그러나 이것은 시간이 많이 소모되고, 계산이 복잡하여 실제적 적용을 위해서는 적절한 소프트웨어를 개발하여야 한다. 삽입 길이를 일정하게 하는 방법으로 intertragal notch에서 25∼27 mm 안쪽으로 probe를 위치시키는 방법이 있는데 정상적인 외이도를 갖고 있는 성인에서는 이러한 방법으로 probe tip이 고막에서 6 mm 이내에 있었다고 하였다. 14) 본 연구에서는 삽입 깊이를 외이도 입구에서 17 mm로 일정하게 고정하는 방법으로 하였는데, intertragal notch와 외이도 입구와의 거리는 약 8∼10 mm 이고 평균 24 mm의 외이도 길이를 고려할 때, 대부분에서 probe tip이 고막에서 6 mm 이내에 위치하므로 고막 근처에서 잰 음압과 비슷한 값을 측정할 수 있다. 13) 그러나 이 방법은 외이도가 긴 사람을 대상으로 하였을 때는 오차가 생길 수 있고 외이도의 길이가 개인간 차이의 중요한 변수가 되므로, tip의 위치는 향후 acoustic method로 정하는 것이 더욱 적절할 것으로 사료된다. 본 연구의 결과에서 REUR의 각 parameter에서 상당한 개인별 차이가 존재하였는데 이는 외이도의 구조적 차이, probe와 고막과의 거리의 차이, 고막의 임피던스 등에 의한 것으로 생각된다. 그러므로 보청기를 처방할 때 평균의 REUR(2700∼2800 Hz)에 맞추어 하면 환자의 실제 REUR과는 차이가 있을 수 있어서, REUR은 개별적으로 측정함이 바람직하다. 재검시의 신뢰도에 대해 Valente 등(1991)은 93%의 환자에서 peak 주파수가 최초 측정치로부터 300 Hz 이내의 범위에 있었고 평균적으로 재검시에 1st peak 주파수의 차이는 16 Hz, 이득의 차이는 0.8 dB이며 이득의 차이는 유의하였다고 하였다.11) 본 연구에서는 재검시에도 1st peak는 일정하였으나 2nd peak의 주파수, 이득에서 유의한 차이가 있었다. 이러한 차이의 원인 중에는 외이도 내에 삽입하는 probe tube microphone의 위치가 가장 중요한데, tube가 고막과 6 mm이내로 충분히 깊게만 들어가면 별 문제가 없는 것으로 되어 있다.15) 그 이외에 sound field 조건과 피검자의 머리 움직임에 의한 변화도 원인으로 알려져 있다.16)17) 상기한 바와 같이 본 연구에서 probe tube를 위치시키는 방법은 평균적인 길이의 외이도를 가진 경우에는 별 문제가 없지만, 외이도가 긴 경우에는 오차가 생길 수 있고 이는 주로 고주파에서 나타나므로12) 2nd peak에서 차이가 생겼다고 해석된다. 보청기를 처방할 때 개개인의 민감도를 고려하여 이러한 고주파에서의 오차를 교정하려는 노력이 필요할 것이다. 본 연구에서 0°방위각(straight-ahead)에서의 이득이 다른 각도에 비해 유의하게 감소하였는데 이러한 결과에서 방위각을 45°또는 90°로 일정하게 측정하는 것이 바람직하다고 할 수 있겠다. Killion등(1987)의 연구에서 loudspeaker의 위치가 0°일 때에는 반복성에 문제가 있으므로 잘 쓰이지 않고, 90°에서는 저주파의 경우 최소치의 변화를 보이고, 고주파는 변화가 크므로 저주파와 고주파 모두 적은 변화를 보이는 45°의 경우가 가장 이상적이라고 하였다.18) 한 개인의 양측 귀에서 REUR의 차이가 없는 것으로 보아 양측 귀는 대체로 비슷한 구조를 가지고 있음을 알 수 있다. 그리고 외이도의 부피에 따른 외이 공명과 REUR의 차이가 예상되어 각 parameter들의 연관성을 보았는데, peak의 이득이나 주파수가 모두 외이도 부피와 유의한 상관관계가 없었다. 이는 남녀간에 유의한 외이도 부피 차이가 나지만 REUR에는 차이가 없었던 것과도 통한다. 이러한 결과에서 REUR에 영향을 주는 구조적인 차이는 외이도의 부피보다는 외이도의 구조, 길이 등 다른 요소에 의하여 영향을 받을 것으로 사료된다. 결론 저자들은 96귀를 대상으로 한국인에서의 REUR, 외이도 부피의 평균치와 분포를 얻었으며,,방위각에 따른 REUR의 변화를 관찰하였다. 또한 양측 귀의 차이, 개인간의 차이, 재검시의 변화, 남녀간의 차이도 비교하였다. 외이도 부피는 여자에서 작지만, 1 st peak와 2 nd peak는 남녀간에 유의한 차이가 없었으며, 재검시에는 2 nd peak의 이득만 유의한 차이가 있었다. 양측 귀는 외이도 부피, 1 st peak, 2 nd peak 모두 유의한 차이가 없었으며 외이도 부피와의 연관도 없었다. 방위각은 45° 또는 90° 일 경우가 이득이 높으므로 이 중 한 가지 방위각으로 고정하여 측정함이 바람직하다. 본 연구를 통하여 한국인에서 대체적으로 예상되는 REUR의 모양을 얻을 수 있었고, 영향 요인들을 분석하였는데 이 값은 집단을 비교할 때는 대체로 유의한 차이가 없고 재검시에도 일정한 값을 얻을 수 있음을 증명하였다. REUR의 정확한 측정을 위해서는 probe의 위치를 더욱 일정하게 하는 노력이 필요할 것이며, 개개인의 REUR 값은 상당한 차이가 있으므로 보청기의 개인적인 민감도를 고려할 때 REUR은 개별적으로 측정되어야 할 것으로 생각된다.
REFERENCES
1) Hawkins D, Muller H. Some variables affecting the accuracy of probe tube microphone measurements. Hear Instrum 1986;37:8-12. 2) Libby E. State-of-the art hearing aid selection procedures. Hear Instrum 1985;36:30-38. 3) Sullivan R. An acoustic coupling-based classification system for hearing aid fittings. Hear Instrum 1985;9:25-28. 4) Zenypleny J, Dirks D, Gilman S. Probe-determined hearing-aid gain compared to functional and coupler gains. J Speech Hear Res 1985;28:394-404. 5) Shaw EAG. Transformation of sound pressure level from the free field to the eardrum in the horizontal plane. J Acoust Soc Am 1974;56:1848-61. 6) Burkhard M, Sachs R. Anthropometric manikin for acoustic research. J Acoust Soc Am 1975;58:214-22. 7) Hawkins D, Montgomery A, Prose R, Balden B. Examination of two issues concerning functional gain measurements. J Speech Hear Disord 1987;52:56-63. 8) Shaw AG. Acoustics of the external ear. In: Studebaker GA. Acoustical Factors Affecting Hearing Aid Performance. Baltimore: University Park Press 1980:109-24. 9) Upfold G, Byrne D. Variability of ear canal resonance and its implications for the design of hearing aids and earplugs. Aust J Audiol 1988;10:97-102. 10) Bentler R, Pavlovic C. Transfer functions and correction factors used in hearing aid evaluation and research. Ear Hear 1989;10:58-63. 11) Chan J, Geisler C. Estimation of eardrum acoustic pressure and ear canal length from remote points in the canal. J Acoust Soc Am 1990;87:1237-47. 12) Dirks DD, Ahlstrom JB, Eisenberg LS. Effects of probe insertion depth on real ear measurements. Otolaryngol Head Neck Surg 1994;110:64-74. 13) Hawkins D, Alvarez E, Houlihan J. Reliability of three types of probe tube microphone measurements. Hear Instrum 1991;42:14-6. 14) Valente MI, Valente MA, Goebel J. Reliablity and intersubject variability of the real ear unaided response. Ear Hear 1991;12(3):216-20. 15) Gilman S, Dirks DD. Acoustics of ear canal measurement of eardrum SPL in simulators. J Acoust Soc Am 1986;80:783-93. 16) Morgan DE, Dirks DD, Bower DR. Suggested threshold sound pressure levels for frequency modulated(warble) tones in the sound field. J Speech Hear Disord 1979;44:37-54. 17) Dillon H, Walker G. Comparison of stimuli used in sound field audiometric testing. J Acoust Soc Am 1982;71:61-72. 18) Killion MC, Revit LJ. Insertion gain repeatability versus loudspeaker location. Ear Hear 1987;8(5 supple):68s-73s.