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Hearing aids
Korean Journal of Audiology 1999;3(1):3-10.
Special Hearing Aids
Jinsook Kim
Department of Audiology, Graduate School, Hallym University, Seoul, Korea
특수 보청기
김진숙
한림대학교 대학원 청각학교실
서론 일반 보청기는 형태, 신호처리방식, 증폭방식에 따라 분류할 수 있다. 먼저 형태에 따른 분류는 보청기의 착용위치와 크기에 준하여 정하는데 Body, Behind-The-Ear(BTE), In-The-Ear(ITE), In-The-Canal(ITC), Completely-In the-Canal(CIC)형 등으로 나눌 수 있다. 두 번째로 신호처리방식에 따른 분류는 보청기의 회로 내에 증폭 및 조절기능이 아날로그 방식인 Analog형, 증폭은 아날로그이고 조절은 디지털방식인 Program형, 증폭 및 조절기능이 모두 디지털 방식인 Digital형으로 구분한다. 마지막으로 내부 증폭기의 증폭방식에 따라 Linear형과 Compression 혹은 Automatic Gain Control(AGC)형으로 분류된다. Linear형은 입력의 강도와 상관없이 증폭비율이 일정하여 과잉 증폭할 우려가 있지만, Compression형은 증폭비율이 자동 조절되므로 큰소리의 과잉증폭이 부드럽게 억제된다.1) 그러나 이렇게 다양한 보청기의 종류에도 불구하고 일반 보청기의 용도는 제한적이다. 예를 들어, 잔존청력이 거의 없는 심도난청이거나, 주파수별로 잔존청력이 선택적으로 존재할 때는 일반 보청기로 증폭효과를 기대할 수 없다. 이 때 특수 보청기의 선택을 고려하게된다. 특수 보청기의 종류로는 일반보청기를 응용하여 소리의 전달방식을 조작한 특수보청기, 잔존청력이 조금 있거나 전무한 심도이상의 난청을 위한 특수기능 보청기, 집단을 위한 증폭이나 개인용 보청기에 첨부적으로 쓰이는 청각 보조기 등으로 구분할 수 있다. 본고에서는 각 특수보청기의 청력손실의 종류와 정도에 따른 용도, 소리전달방식, 보청기의 형태를 소개하고자한다. 본론 일반보청기를 응용한 특수 보청기 Contralateral routing of signal(CROS) 보청기 한쪽은 정상 또는 경도이고 다른 한쪽은 심도나 농상태 감각신경성 난청이어서 일반 보청기로 도움 받을 수 없는 편측성 혹은 비대칭적 난청일 때 고려할 수 있는 보청기이다. 소리전달방식은 보청기의 내부장치 중 청력이 좋은 쪽 귀(better ear)에는 보청기의 출력장치(receiver)를 나쁜 쪽 귀(poor ear)에는 입력장치(micro-phone)를 분리 장착하여 나쁜 쪽 귀에서 입력되는 소리신호를 좋은 쪽 귀로 우회하여 듣게 한다.2) 보청기의 형태는 무선형의 BTE나 유선형의 ITE 등이 있다. 소리의 강도와 입력시간의 차이로 구별되는 방향감각을 되살릴 수 있고 배경소음이 심한 곳이나 여러 사람이 대화하는 상황 혹은 나쁜 쪽 귀에 들리는 적은 소리를 지나칠까 우려하는 스트레스 등을 해소할 수 있다(Fig. 1). Bilateral contralateral routing of signal(BiCROS) 보청기 한쪽(better ear)은 중도에서 고도로 일반보청기로 도움을 받을 수 있지만 다른 한쪽(worse ear)은 심도나 농 상태 감각신경성 난청이어서 일반 보청기로 도움 받을 수 없는 비대칭적 난청일 때 사용할 수 있다. 소리전달방식은 CROS 보청기와 비슷하나 중고도 난청귀 즉 더 좋은 쪽 귀에 일반보청기로 장치하는 점이 다르다. 그러므로 심도나 농의 나쁜 쪽 귀에는 또 하나의 입력장치를 착용하여 그 쪽에서 입력되는 소리신호를 증폭이 잘 되는 좋은 쪽 귀로 우회한 후 중고도 난청 귀에서 직접 입력되는 소리와 함께 일반적인 증폭단계를 거쳐 증폭된 소리를 고막에 전달한다. 보청기의 형태는 역시 무선형의 BTE나 유선형의 ITE 등이 있다. 이 보청기도 양측으로 입력되는 소리신호를 증폭하므로 방향감각을 되살릴 수 있고, 무엇보다 청각환경이 개선되므로 청력에 긍정적 역할을 한다. 특히 배경소음이 심하거나 여러 사람이 대화하는 상황 등에 효과적이다(Fig. 2). Transcranial 보청기 편측성 난청이며 난청 귀는 심도나 농 상태 감각신경성 난청이어서 일반 보청기로 직접 도움 받을 수 없을 때, 혹은 미관상의 이유로 CROS 보청기의 사용을 꺼릴 때 고려해 볼 수 있다. 효능성을 예측할 수 있는데, 난청 귀의 차폐 전 청력역치와 건청 귀의 청력역치와의 차이(Interaural attenuation, IA)가 적을수록, 또한 난청 귀의 차폐 전 dynamic range가 넓을수록 효과가 높은 것으로 알려져 있다. 소리전달방식은 난청 귀에 일반 강력 보청기를 이용하여 두개골을 울려서 건청 귀의 와우를 자극하여 듣게 한다. 이러한 방법이 CROS 보청기와 유사하다하여 내부 CROS 보청기라고도 한다.3) 일반 강력 보청기를 사용하므로 보청기의 형태는 BTE, ITE, ITC, 심지어 CIC까지도 가능하다. Bone conduction 보청기 (골도형 보청기) 만성 중이염으로 인한 전음성 난청 혹은 여러 가지 이유로 골도 청력역치가 경도인 혼합성 난청일 경우에 효과적이며 특히 양측 선천성 atresia로 이개나 외이도에 보청기를 장착할 공간이 없지만 수술 전에 보청기의 착용이 필수적일 때 사용이 가능하다.4) 일반 보청기는 보청기의 구성요소 중 출력장치에서 증폭된 전기에너지를 음향에너지로 변화시켜 고막에 전달하는 반면 골도 보청기의 출력장치는 외이 및 중이를 거치지 않고 내이의 건강한 와우를 기계적 진동으로 직접 자극하거나 증폭한다. 그러므로 와우의 보존상태, 즉 골도청력의 정도가 이 보청기 효능의 성패를 가름한다. 형태는 출력장치인 골도 진동체를 헤드밴드 등을 이용하여 두개골을 직접 자극하거나, 안경형으로 직접 유양돌기 부분을 자극하거나, 측두골이나 중이구조물에 직접 수술로 삽입하는 수술형 보청기 등이 있다. Tinnitus masker(이명차폐보청기) 외부소리자극 후 발생하는 잔여억제(Residual Inhibition, RI)의 효과로 이명이 사라지거나 감소할 경우에 체내부의 이명 소리보다 강도가 더 큰 소음이나 증폭음 등을 들려주어 이명을 차폐한다. 이는 심리음향학적으로 내부의 음향적 청감각보다 외부의 음자극에 주의를 집중할 때 더 안정적인 상태를 유지할 수 있는 점을 고려한 것이다. 대부분이 BTE로 종류는 일종의 순수한 소음발생기인 masker, 난청이 있을 경우 보청기의 역할도 함께 할 수 있는 masker-aid와 일반보청기 등이 있다. 그러나 근자에는 체내외부의 여러 가지 소리에 적응을 하도록 유도하는 적응요법(habituation therapy 혹은 Tinnitus Retaining Therapy, TRT)을 위해 특별히 제작된 소음발생기도 상품화되어 있다.5) 이러한 소음발생기는 이명차폐기와는 달리 이명 환자에게 적은 소리를 일정기간 들려주어 이명 소리에 적응하여 고통을 덜어주도록 고안하였다. 더욱이 소음발생기의 형태도 작은 BTE나 ITE, CIC로 제작하여 착용에 거부감을 줄였다. 개인 frequency modulating(FM) 보청기 고도 이상의 수평형 감각신경성 난청으로 회의석상이나 교육환경 혹은 특히 청자의 집중이 필요할 때 고려할 수 있다. 특히 아동의 경우 교육현장에서 선생님의 소리를 선별적으로 듣고 싶거나 청력손실로 인해 집중력이 떨어질 때 효과적이다. 소리전달방식은 일반 보청기에 FM 출력장치를 첨부하여 난청자의 귀에 착용하고 이동용 입력장치/변환기를 화자, 즉 보호자나 선생님의 입 주변에 설치하여 청자와 화자의 거리에 상관없이 증폭량이 일정하고 화자가 송신하는 특정 주파수의 신호에만 반응하도록 하여 듣고자하는 화자의 말소리만 선별 증폭하고 주변소음의 증폭은 억제한다. 이러한 방법은 이 보청기의 특이성인 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio, S/N ratio)를 증강한 효과를 극대화 할 수 있다. 건청인의 언어이해도는 약 +15 dB의 신호대 잡음비, 즉 주변소음보다 말소리가 15 dB 클 때 최고치에 이를 수 있지만, 난청인은 +20 내지 +30 dB의 신호대 잡음비에서 청각을 활성화 시킬 수 있으므로 화자와 입력장치의 거리에 따른 신호대 잡음비를 증강시키는 FM 보청기는 증폭량보다 더 효율적인 언어 이해도를 얻을 수 있다. 소리의 근원과 입력장치의 거리가 두배로 짧아질수록 +6 dB의 신호대 잡음비 증강효과를 누릴 수 있다(Fig. 3).6)7)18) 보청기의 형태는 주로 BTE 형이고 이동용 입력장치를 화자가 목에 걸거나, 화자의 입 주변 옷깃에 장착하여 사용한다. 심도 이상의 난청을 위한 특수기능 보청기 이러한 특수기능 보청기의 공통점은 착용 후 재활교육이 필수적이라는 것이다. 왜냐하면 고도이상의 난청에서 증폭소리에 의존하여 수용언어를 접하면 언어를 인식하는데도 한계가 있을 뿐 아니라 받아들인 언어를 자발적으로 표현언어로 승화시키는데 한계성이 있기 때문이다. 주파수 압축(Frequency compression, FC)형 보청기 최근에 BTE형으로 상품화 되어있고 전에는 상자형으로 주파수 전위 보청기라고도 하였다. 고도 및 심도 청력손실자를 위한 보청기이지만 보청기의 특성상 고주파수 영역보다 저주파수영역에 청력이 남아있을 때 더 효과적이다.8) FC 보청기는 고주파수대에 잔존청력이 없거나 남아 있더라도 아주 조금 남아 있어 증폭이 어려울 때, 입력되는 음성신호의 주파수를 비교적 잔존청력이 많이 남아있는 저주파수대로 압축시켜 증폭하는 원리를 이용하였다.9) 이러한 원리의 기술적인 뒷받침은 다음 세 가지의 음성신호처리방식에 기인한다.10) Dynamic speech Re-coding(DSR) 및 Automatic gain control(AGC) 기능 입력되는 음성신호를 일차적으로 압축하고 재구성한다. 또한 AGC 기능은 선별적 증폭이 필요치 않은 모음 등의 증폭량을 제한하여 전체증폭 후 소리가 부담이 없도록 조절한다(Fig. 4). Dynamic consonant boosts(DCB) 고주파수 자음을 분리하여 증폭하는데 마찰음(/ㅅ/, /ㅆ/, /ㅊ/, /ㅎ/)과 폐쇄음(/ㄱ/, /ㅋ/, /ㅌ/, /ㅍ/)으로 구분한다(Fig. 5). Frequency compression(FC) 주파수 압축은 무성음(FC Voiceless, FCVL)과 유성음(FC Voiced, FCV)으로 분류하는데 난청자가 더 듣기 어려운 무성음의 압축을 더 강화하였다. 압축계수에 따라 압축정도가 달라지는데, 압축이 너무 많이 되면 소리의 감지도는 증가하지만, 음성신호 자체가 왜곡되어 소리의 변별력이 감소할 수도 있다(Fig. 6). 실질적인 효과의 이유는 심도 고주파수 난청에서는 증폭할 수 없는 1000 Hz 이상 주파수의 음소들, 즉 /ㅅ/, /ㅆ/, /ㅊ/, /ㅎ/, /ㄱ/, /ㅋ/, /ㅌ/, /ㅍ/ 음소들을 감지하고 변별할 수 있기 때문이다. 이러한 음소들은 고주파수대에 심도이상으로 떨어지는 청력일 경우 일반보청기의 증폭효과로는 평생 듣지 못할 소리일 수도 있다.11) 예를 들자면, 1500 Hz 이상의 청력이 90 dBHL 보다 더 나쁠 경우에 증폭을 해도 그 증폭된 에너지가 충분치 않아 가청영역인 30 내지 50 dBHL에 미치지 못한다. 이때, 증폭역치를 가청영역으로 높이는 방법은 청력이 더 좋은 저주파수 영역으로 압축시켜 증폭하는 방법이다. Fig. 7의 상측 그림과 같이 평균음소발생영역인 타원형의 speech banana에 보청기 착용후 증폭역치가 모두 들어가야 되지만, 고심도 고주파수 난청자는 증폭역치가 빗금친 부분 즉, 250에서 1500 Hz에 한정되어 1500 Hz 이상의 음소들은 가청영역에서 벗어나 들을 수 없다. 그러나 주파수 압축보청기는 Fig. 7의 하측 그림처럼 언급한 세 가지 방법을 적용하여 speech banana를 빗금친 부분의 증폭역치안으로 들어가게 하여 고심도 고주파수 난청자도 빠지는 음소없이 듣게 하여 언어이해도를 강화시킨다.12)13) 인공와우(Cochlear implant, CI) CI는 시술에 의한 증폭기이며 특수보청기의 한 형태라고 할 수 있다. 다른 증폭기로 도움되지 않는 양측 고도 및 심도 이상 혹은 농상태에 이른 환자를 대상으로 한다. 원리는 전극을 와우내에 삽입시켜 난청으로 자극 받지 못하는 청신경을 전기적 에너지로 직접 자극한다. 세계적으로 여러 가지 모델들이 있지만 기본적 구조는 다음 네가지로 요약될 수 있다(Fig. 8).1) 입력장치 음향에너지를 전기에너지로 변환한다. Speech processor 일종의 증폭기로써 입력신호를 여러 가지 방법으로 조작한다. 일반적으로 청각시스템의 dynamic range는 전기적 자극에 매우 좁게 반응하므로 압축을 실행하고, 자극의 속도, 자극의 위치, 자극의 방법 등을 설정한다. 이러한 방법의 특성을 이용하여 각 전극의 역치 즉, Threshold(T) level과 편안한 즉, Comfortable(C) level을 선정하고 각 전극의 사용여부를 결정하여 전기적으로 자극하는 소리를 효과적으로 듣도록 하는 과정을 mapping이라 한다. 특히 이 과정에서 와우및 청신경의 청각적 이론과 각 모델의 특성적 빙법에 대한 충분한 이해가 요구된다. 변환기 Processor로부터 신호를 내부장치로 전달한다. 수술전극 수술로 체내에 장착된 전극은 와우신경을 전기적으로 직접 자극한다. 촉각형 보청기(Tactile aid) 역시 일반보청기로 증폭효과를 받을 수 없을 때 소리자극을 진동이나 전기로 변환하여 피부자극으로 소리를 인식하게 하는 방법이다. 난청자의 독화나 언어훈련의 보조기로 사용되어 왔으나 사용상의 불편함 때문에 근자에는 CI로 대체되는 경향이다. 그러나 농과 맹이 겹친 사람의 보조기로 고려할 수 있다. 자극의 형태는 vibrotactile 이나 electrotactile이 있지만 주로 vibrotactile이 사용되고 transducer는 손목, 팔, 흉부 등에 착용한다.14) 인간의 귀가 반응하는 주파수는 20~20000 Hz이고 강도는 0~130 dB인 반면, 피부는 10~1000 Hz이고 0~35 dB이므로 다양한 소리의 영역을 모두 감지하기에는 무리가 있어 사용에 제한성이 있다(Fig. 9). 집단을 위한 증폭기 및 청각보조기 집단 FM 보청기 교실의 증폭기구로 선생님은 입력장치를 착용하고 학생들은 출력장치 / 보청기를 착용하여 개인용 FM과 마찬가지로 화자의 입과 입력장치의 위치를 가깝게 하여 신호대 잡음비를 증강하고 주변소음의 증폭을 억제하였다.15-17) 출력장치 / 보청기는 상자형이나 BTE로 개인용과 병용할 수도 있다. 이러한 시스템은 선생님이 방송국의 아나운서이고 학생은 개인용 라디오를 통해 선생님의 말소리를 볼륨을 조정하여 임의대로 증폭하여 들을 수 있는 구조이다. 수입되는 FM 시스템은 72에서 76 MHz 사이의 32개 frequency 밴드 중 하나를 선택할 수 있다. 그러므로 각 교실마다 frequency 밴드를 달리하여 증폭의 혼돈을 방지할 수도 있다. Hard wire, Induction loop, 적외선 시스템 교실내의 증폭기구 중 가장 간단한 Hard wire는 하나의 입력장치와 증폭기에 여러 개의 출력장치를 hard wire로 연결한 구조이다. 간단하지만 사용범위가 hard wire의 길이로 제한되는 단점이 있다. 이러한 단점을 제거하여 같은 원리에 출력장치를 induction coil로 대체하여 교실내 곳곳에 장치하여 induction coil에서 나오는 전기자장에너지를 받는 loop를 학생의 목에 걸게 하여 개인보청기의 T-coil로 증폭된 소리신호을 받게 한 induction loop system도 있다. 또한 신호의 전달매체가 전기자장에너지가 아닌 적외선으로 대체된 구조도 있다. 이러한 교실내 증폭시스템은 교회, 극장, 강당, 등의 공공 집회장소의 증폭에도 사용될 수 있다(Fig. 10).1) 전화증폭(Telephone amplifier) 보통 보청기의 ‘T’ 스윗치는 전화기에서 나오는 전기자장에너지를 받아 증폭할 수 있게 되어 있으며 대부분의 BTE에는 장착되어 있고 일부 ITE에도 장착이 가능하다. 그러나 디지털화 되고 다기능을 가진 현대화된 전화기는 전기자장에너지가 예전 전화기보다 적게 소모되어 T 스윗치에서 증폭이 불가능할 수도 있다. 미국에서는 T 스윗치로 증폭할 수 있는 충분한 전기자장에너지를 방출하도록 전화기 제조법으로 규정되어있다. 그 외 개인 소장용 전화증폭기 등 다양한 전화기용 보조증폭기가 있으나, 난청자도 최근에는 전송, 전자우편, 전화기의 문자서비스 등 첨단 정보통신의 혜택을 누리고 있다. 텔레비젼 증폭기 개인용 TV의 증폭도 hard wire, FM, 적외선, induction, TV band 라디오등을 응용한 제품 등이 상품화되어 있으며 자막을 이용하여 도움 받을 수도 있다. 자막사용이 한국에서는 부분적이지만 미국에서는 1993년 7월 1일부터 시행된 Television Decoder Circuitry Act라는 법령으로 13인치 이상으로 제조되는 모든 TV는 자막기능을 첨부하였다. 기타 경보시스템 청각경보시스템은 음향자극을 증폭된 음향, 진동, 혹은 불빛 자극으로 변환한다. 이러한 자극은 난청자에게 전화기 소리, 아기울음소리, 화재경보소리, 초인종소리 등을 쉽게 감지하도록 도와준다. 요즈음은 청각장애인을 위한 개도 주문에 의해 훈련되고 있다.14) 결론 보이지 않는 장애인, 청각장애는 의사소통의 기초 연결고리인 언어의 수용을 파괴한다. 수용언어가 없이는 표현언어도 기대할 수 없으므로 청각장애는 인간의 발달과 능력개발에 지대한 영향을 미친다.18) 그러므로 청각장애인을 자주 대하게 되는 전문인들의 보청기에 대한 상식은 필수적일 것이다. 더구나 널리 알려진 일반보청기 외에 특수보청기 및 청각보조기에 대한 상식은 우리 나라 청각장애인의 복지향상에 많은 기여를 할 것이다.
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