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Electrophysiology
Korean Journal of Audiology 2000;4(2):170-176.
Effects of Contralateral Stimulation on the Distortion Product Otoacoustic Emissions in Normal Human Ears
Yong Ki Kim1, Jin Sook Kim2, Jung Hak Lee3
1Department of Rehabilitation, Graduate School of Social Welfare, Hallym University, Seoul
2Department of Speech Pathology Audiology, College of Natural Sciences, Hallym University, Chuncheon
3Department of Otorhinolaryngology, Hangang Sacred Hea
정상인에서 반대측귀 차폐음이 변조이음향방사에 미치는 영향
김용기1, 김진숙2, 이정학3
1한림대학교 사회복지대학원 재활학과
2한림대학교 자연과학대학 언어청각학부
3한림대학교 한강성심병원 이비인후과
Abstract

The suppression effects of contralateral masking in the 2f1-f2 distortion product otoacoustic emissions (DPOAEs) were studied with 20 normal hearing adults. The 2f1-f2 DPOAE was elicited using the frequency ratio of f2/f1=1.2 and the intensity ratio of L1/L2=70/60 and 50/40 dBSPL, respectively. The masking stimuli were presented at frequencies ranging from 1 to 6 kHz and the levels were increased from 20 to 80 dBSPL by 10 dB step, using 1 kHz pure tone and white noise. For each value of 2f1-f2 DPOAEs, the analysis of variance and paired t-test were used for statistical analysis. Results indicated that the amplitude of DPOAEs was suppressed by increasing the intensity of masking stimuli at and below 5 kHz. The effect of suppression was larger at low frequencies and with white noise masking. In addition, the saturation frequency was observed at 5 kHz. And in case of the low intensity of primary tones, a sudden drop was occurred at 4 kHz for male subjects. If the characteristics of DPOAEs in the intensity of primary tones are more thoroughly studied and confirmed, DPOAEs would be a useful tool for the research and diagnosis of the efferent auditory system as well as the cochlear function. 

Keywords: DPOAEs;Contralateral masking.

교신저자:김용기, 137-743 서울 서초구 잠원동 37-12 
                전화) (02) 3446-2475, 전송) (02) 3446-2479, E-mail) leejh@sun.hallym.ac.kr

서     론


이음향방사(otoacoustic emissions:OAEs)는 1978 년 Kemp1)에 의해 처음으로 측정되고 학계에 보고됨으로써 비침습적(noninvasive)인 방법으로 와우의 기능을 측 정하는 검사방법으로 활발히 연구되고 있다. 이러한 이음향방사는 외유모세포(outer hair cell)의 활동에 의해 발생되는 것으로 알려져 있으며, 외부 자극음 없이도 감지 되는 자발이음향방사(spontaneous OAEs:SOAEs)와 외부에서 자극음을 가한 후 외이도에서 와우의 반응음을 측정하는 유발이음향방사(evoked OAEs:EOAEs)로 대별할 수 있다. 유발이음향방사에는 클릭음(click)이나 다른 간단한 자극음으로 유 발되는 일과성이음향방사(transientlyevoked OAEs:TEO-AEs)와 지속적인 저음의 순음에 의해 유발되는 자극-주파수 이음향방사(stimulus-frequency OAEs:SF-OAEs), 주파수가 다른 두개의 음을 동시에 주어 제3의 주파수를 가진 이음향방사를 측정하는 변조이음향방사(distortion product OAEs:DPOAEs)로 구분할 수 있다. 이 이음향방사들 중에서 일과성이음향방사와 변조이음향방사가 가장 활발하게 연구되고 임상적으로도 가장 많이 이용되고 있으며, 와우의 변화를 추적하는 데에는 변조이음향방사가 유용한 것으로 보고되고 있다.2)3)
변조이음향방사는 발현높이(amplitude)와 잠복기(latency)의 두가지 측면에서 측정되며, 이 반응에 영향을 주는 변인들이 많다. 이러한 변인들에는 자극음의 주파수, 강도 및 비율, 측정하고자 하는 변조산출 주파수, 배경소음(background noise), 차폐음(masking tone) 등이 있다. 변조이음향방사에 영향을주는 요인들이 많음에도 불구하고 활발히 연구되어지고 있는 것은, 첫째 주자극음이 분리된 2개의 순음으로 와우의 기저막에서 특정 반응장소를 갖는 주파수 특이성(frequency specificity) 또는 장소 특이성(place specificity)을 갖는다는 것과, 다른 이음향방사보다 민감도(sensitivity)가 좋아 청력손실이 큰 경우 50 dBHL까지도 와우의 기능을 측정할 수 있다는 장점이 있기 때문이다.4)5)
또한 변조이음향방사는 청신경의 도출체계(efferent system)에 의해 반대측 와우의 전기 또는 음향 자극에 의해서도 영향을 받는다는 연구 보고들6-12)이 많다. 즉, 도출성 자극은 제 4 뇌실의 기저부를 지나 반대측 올리브 와우각속(olivocochlear bundle)의 원심성 섬유에 의해 외유모세포의 활동을 억제시킴으로써 변조이음향방사의 발현높이를 감소한다고 본다. 하지만 도출성 차폐음(masking tone)의 변조이음향방사에 대한 억제효과(suppression effect)는 아직까지 명확히 정립되어 있지 않은 상황이다.
본 연구에서는 정상청력인의 귀에 차폐음을 주고 반대측 귀에서 변조이음향방사를 측정할 때 어떠한 영향을 받는지 알아보고자 한다. 좀 더 구체적으로는 차폐음의 종류와 강도에 따른 변조이음향방사의 주파수별 억제효과와 남녀간의 차이 등을 살펴보고자 한다.

실험 및 방법

연구대상

연구 대상은 이과질환의 병력이 없는 건강한 성인으로서 고막운동성검사(tympanometry)와 순음 공기전도 청력검사결과가 정상인 자로, 나이에 따르는 영향을 최소화하기 위하여 19세에서 만 22세(평균 19.9)까지의 성인 20명(남 10명, 여 10명)으로 하였다. 정상청력의 기준은 순음 공기전도 청력역치(puretone air conduction threshold)가 250 Hz에서 8,000 Hz까지 전 음역에서 20 dBHL 이하이고, 고막운동성검사 결과, 정상을 표기하는 A형을 보이는 경우로 하였다.

검사장비

변조이음향방사를 측정하기 위해 방음벽이 설치된 방음실에서 ILO 92(Otodynamics Ltd.) 이음향방사 분석기를 사용하였으며, 두 개의 자극음(f1, f2)을 전달하 는 스피커와 이음향방사를 측정하는 마이크로폰이 하나로 결합된 형태의 탐침(probe)을 사용하여 외이도에서 변조이음향방사를 측정하였다. 순음 공기전도 청력역치는 GSI 61(Garson-Stadler Co.) 청력검사기, 팀파노그램(tympanogram)은 GSI 33(Garson-Stadler Co.) 중이 분석기로 측정하였다.

검사 절차

먼저 고막운동성 검사를 실시하여 팀파노그램이 A형이고 순응도(compliance)가 0.3~1.5 cc범위 내에 드는 사람을 대상으로 순음 공기전도 청력검사를 실시하였으며, 250 Hz에서 8,000 Hz까지 전 음역에서 청력역치가 20 dBHL 이하인 사람을 대상으로 변조이음향방사를 측정하였다. 변조이음향방사를 측정하기 위한 두 자극음의 주파수 비율(f2/f1)은 1.20으로 하고, 측정은 옥타브당 2군데(2 points/octave)로 하였으며, 주파수별 36회로 하여 평균값을 구하였다.
변조이음향방사의 측정은 자극음의 잔류 영향을 최소화하기 위하여 주자극음과 차폐음의 강도를 낮은데서 높은 쪽으로 올려가며 검사를 수행하였고, 주자극음의 강도나 차폐음을 변경하는 경우에는 약 10분간의 휴식기를 두었다. 즉, 먼저 주자극음의 강도가 50/40 dBSPL인 경우의 차폐음이 없는 정상상태에서 검사한 후 반대측귀에 순음 차폐음을 20 dBSPL에서부터 80 dBSPL까지 10 dB 간격으로 올려가며 각각의 차폐음 강도에서 변조이음향방사를 측정하였다. 10분간 휴식을 취한 후 차폐음을 백색소음(white noise)으로 변경하여 다시 20 dBSPL에서 80 dBSPL까지 10 dB 간격으로 올려가며 각각의 차폐음 강도에 대한 변조이음향방사를 측정하였다. 다시 10분간 휴식을 취한 후 주자극음을 70/60 dBSPL로 바꾸어 50/40 dBSPL에서와 동일한 과정으로 변조이음향방사를 측정하였으며, 1인당 32 set(주자극음 강도 2종류, 차폐음 2종류, 차폐음 강도 8종류)의 측정자료를 수집하였다.

결     과

검사 결과에서 차폐음을 주지 않은 정상상태에서는 주자극음의 강도에 따라 측정한 변조이음향방사의 발현높이를 비교해 보면 주자극음의 강도가 높을 때 발현높이도 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 1). 반대측귀에 1,000 Hz의 순음을 차폐음으로 사용한 경우보다 백색소음을 사용 한 경우에 발현높이 억제효과가 크게 나타났으며, 통계적으로 유의하였다(paired t-test, p<0.05)(Fig. 2A-D).
주자극음의 강도를 70/60 dBSPL로 주고 차폐음을 주지 않은 상태에서의 발현높이는 1 kHz에서 평균 9.26 dBSPL(SD 4.16)이었는데, 80 dBSPL의 1,000 Hz 순음을 차폐음으로 사용한 경우에는 평균 8.98 dBSPL(SD 3.48)로 겨우 0.28 dB가 억제된 반면(Fig. 2A), 백색소음을 사용한 경우에는 -1 dBSPL(SD 4.47)로 9.89 dB의 발현높이가 억제된 것으로 나타났다(Fig. 2C). 또한 백색소음을 사용할 경우 4kHz 까지는 차폐음이 변조이음향방사의 발현높이를 억제하는 효과가 나타났지만, 5 kHz 이상에서는 억제효과가 나타나지 않거나 미미하여 차폐음이 발현높이에 영향을 주지 않은 포화주파수(saturation frequency)는 5 kHz였다(Fig. 2C). 즉, 5 kHz 미만에서는 주자극음의 강도가 70/60 dBSPL이고 백색소음을 차폐음으로 사용한 경우, 변조이음향방사의 발현높이는 차폐음이 없을 때의 9.26 dBSPL로부터 차폐음 강도 80 dBSPL 에서의 -1 dB SPL까지, 차폐음의 강도가 강해지고 주파수가 낮아질수록 발현높이도 낮아졌으나, 5kHz에서는 모두 16.5~17.5 dBSPL 범위에 드는 것으로 나타났다. 여기에서 저주파 일수록 차폐음의 발현높이 억제효과가 큰 것을 알 수 있다. 주자극음의 강도를 50/40 dBSPL로 준 경우에도 4kHz 이하에서는 발현높이가 현저히 감소하였으며, 차폐음이 백색소음이고 저주파일수록 차폐음의 강도에 따른 발현높이의 변동이 많은 것으로 나타났다(Fig. 2B and D).
남녀 성별에 따른 변조이음향방사의 발현유형을 보면 차폐음의 강도에 따른 발현높이의 변화에는 큰 차이가 없으나, 2 kHz 이하의 저주파 영역에서는 남자가 여자보다, 2 kHz 이상의 고주파 영역에서는 여자가 남자보다 발현높이가 높은 것으로 나타났으며, 통계적으로도 유의한 차이를 보였다(unpaired t-test, p<0.05). 즉 주자극음의 강도가 70/60 dBSPL 이고 차폐음이 없는 경우에 있어서 주파수에 따른 남자/여자 발현높이는 1 kHz에서 11.45/7.07 dB SPL, 2 kHz에서 9.23/11.34 dBSPL, 4 kHz에서 12.99/11.89 dBSPL로 남자의 경우 2 kHz에서 급격히 낮아지는 것으로 나타났다(Fig. 3A-D).
또한 주자극음의 강도를 50/40 dBSPL로 약하게 주면 남성의 경우 4 kHz에서 발현높이가 급격하게 감소하였으며, 주파수별 발현높이의 유형에 있어서는 1.5 kHz와 5 kHz부근 두 곳에서 고점(peak point)을 갖는 전형적인 유형이 나타났다(Fig. 4A and C). 그러나 주자극음의 강도가 50/40 dBSPL일 때 여성의 경우는 두 곳의 고점이 분명하게 나타나지 않고 3 kHz이상에서 발현높이가 지속적으로 증가하는 것으로 나타났다(Fig. 4B and D).

고     찰

이음향방사의 발현높이 억제효과를 주도하고 있는 것으로 생각되는 도출성 뉴런에 대한 연구들8-10)에서 중앙 올리보 와우섬유는 주로 반대측 와우의 아래쪽 와우구획으로 발사되고 상부 구획으로 발사되는 것은 매우 적다는 것과 반대측귀에 음성이나 소음을 주었을 때 복합 활동전위가 억제되는 것 등을 확인하였다. Moulin 외12)는 특정 주파수의 도출성 섬유는 내유모세포에서 동일주파수의 주요 구심성 섬유가 방사되는 곳에서 끝나며, 광대역 소음은 와우 구획을 따라 도출성 섬유의 대부분을 자극할 수 있다고 보고하였다. 또한 그들은 도출성 섬유의 효과는 도출성 신경종단에 의해 대부분을 자극할 수 있는 부분에서 강하고, 하부 와우구획으로부터 나오는 고주파수에서 더 큰 효과가 있다고 하였다.
본 연구에서 수집한 자료들을 상기한 연구들과 비교해 보면 차폐음을 주지 않은 정상의 경우에 있어서 주자극음의 강도에 따른 변조이음향방사의 발현유형과, 차폐음을 주었을 경우에 있어서 주자극음과 차폐음의 강도에 따른 발현 유형이 비슷한 것으로 나타났다. 즉 차폐음을 주지 않은 경우 동일 주파수에서 주자극음의 강도가 약할수록 발현높이가 낮아지고, 차폐음으로 백색소음을 사용하고 차폐음의 강도를 증가시키면 발현높이가 억제되는 것을 알 수 있다. 또, 5 kHz에서 차폐음에 의한 변조이음향방사의 발현높이 억제효과가 가장 작은 것으로 나타나, Moulin외12)의 연구내용과도 일치하고 있다. 이는 5 kHz가 변조이음향 방사의 발현높이가 차폐음의 강도에 영향을 받지 않은 포화주파수임을 알수 있으며, 일반적으로 저주파수 영역의 1.5 kHz와 고주파 영역의 4.8~5.7 kHz 부근에서 변조이음향방사의 발현높이가 고점(peak point)를 갖는 다는 것도 일치하였다.
검사반대측귀에 주는 차폐음의 종류에 따른 변조이음향방사의 발현높이 억제효과는 1,000 Hz 순음을 사용하는 경우에 비해 백색소음을 사용하는 경우가 억제효과가 큰 것으로 나타났다. 이는 차폐음으로 순음 또는 소음을 사용할 수 있으며, 소음 중에서도 주파수 범위가 좁은 소음(narrow-band noise, NBN)보다 광대역 소음(BBN) 이 가장 큰 억제효과를 가지고 있고, 순음이 가장 미약하다고 보고한 기존의 연구8-10)12)내용과도 일치한다. 본 연구에서는 차폐음으로 1,000 Hz의 순음을 사용하면서 변조이음향방사의 측정범위를 1,000~6,000 Hz로 설정함으로써 검사에서 1,000 Hz의 순음이 1,500 Hz 이상의 반응에 미치는 영향을 충분히 고찰할 수 없었다. 단지 백색소음을 차폐음으로 사용한 경우와 비교하면, 와우의 주파수 특이성으로 인하여 전 주파수대역에 대한 차폐음으로서는 적합치 않다고 생각한다. 즉, 차폐음을 이용한 변조이음향방사의 측정에 있어서는 광대역 소음(BBN) 또는 백색소음을 사용하는 것이 검사하고자 하는 각 주파수 영역에서의 영향을 효율적으로 측정할 수 있을 것이다.
성별에 따른 변조이음향방사의 발현높이 차이에 대해서는 2 kHz를 기준으로 저주파수 영역에서는 남자에서, 고주파수 영역에서는 여자에서 발현높이가 높았는데, 이는 다른 연구결과2)6)12)와 일치하고 있다. 2 kHz를 기준하여 남자와 여자의 발현높이가 상반되게 나타나는 원인은 아직 정확하게 밝혀지지는 않았으나, 여자의 외이도가 남자보다 짧고 좁아, 고주파 영역에서 영향을 많이 받을 수 있으며, 남자는 이와 반대로 외이도가 길고 넓기 때문에 저주파수 영역에서 영향을 더 많이 받을 수 있기 때문일 것이다. 또한 남자의 경우 주자극음의 강도가 50/40 dBSPL로 약한 경우 4 kHz에서 발현높이가 급격히 낮아지는 것은 사회적인 여건과 관련하여 남성이 여성보다 유해소음에 노출될 확률이 높아서 소음성 난청의 전조를 보이는 것으로 추즉한다.

요약 및 결론

본 연구는 국내거주 정상청력을 가진 성인에 있어서 반대측 귀에 가하는 차폐음이 변조이음향방사의 발현높이에 미치는 억제효과를 알아보기 위하여 19세에서 22세까지의 성인 남자 10명, 여자 10명, 총 20명의 귀를 검사하여 주자극음과 차폐음의 강도에 따른 발현높이의 유형과, 남녀 성별에 의한 차이, 주파수별 특성 등을 알아보았다. 본 연구에서 측정된 발현 유형들을 다른 연구들과 비교했을 때 전반적으로 유사한 경향을 보였다. 즉 차폐음이 없는 경우 주자극음의 강도가 높을수록 발현높이가 높았으며, 차폐음을 준 경우에는 차폐음의 강도가 높을수록, 고주파수 보다는 저주파 영역에서 변조이음향방사의 억제효과가 크게 나타났다. 차폐음의 종류에 있어서는 와우의 기저막을 부분적으로 자극하는 순음보다는 기저막의 많은 부분을 자극할 수 있는 광대역 소음이나 백색소음을 사용하는 것이 와우의 기능을 검사하는데 효율적이라고 생각한다.
본 연구에서는 단지 20명으로부터 수집한 자료만으로 분석하였으나, 보다 많은 자료의 수집과 신중한 분석이 필요하다. 특히 주자극음의 강도가 약할 때 남자에 있어서는 4,000 Hz에서 발현높이가 급격하게 저하되는 요인과, 여자에 있어서는 포화주파수의 변동요인들을 명확히 규명한다면 와우 기능을 더욱 포괄적으로 이해하는데 도움을 줄 수 있으리라 생각한다.


REFERENCES

  1. Kemp DT. Stimulated otoacoustic emissions from within the human auditory system. J Acoust Soc Amer 1978;64:1386-91.

  2. Lonsbury-Martin BL, Martin GK. The clinical utility of distortion product otoacoustic emissions. Ear Hear 1990;11:144-154.

  3. Lee JH, Cho SJ, Kim JS. The latency of distortion product otoacoustic emissions in ears with hearing impairment. Speech Sciences 2000;7:77-87.

  4. Nelson D, Kimberly B. Distortion product otoacoustic emissions and auditory sensitivity in human ears with normal hearing and cochlear hearing loss. J Sp hear Res 1992;35:1142-59.

  5. Lee JH, Kim JS. The maximum permissible ambient noise and frequency-specific averaging time on the measurement of distortion product otoacoustic emissions. Audiology 1999;38:19-23.

  6. Maison S, Micheyl C, Andeol G, Gallego S, Collet L. Activation of medial olivocochlear efferent system in human: Influence of stimulus bandwidth. Hearing Research 2000;140:111-25.

  7. Martin GK, Stagner BB, Jassir D, Telischi FF, Lonsbury-Martin BL. Buppression and enhancement of distortion product otoacoustic emission by interferencee tones above f2. I. Basic findings in rabbits. Hearing Research 1999;136:105-23.

  8. Guinan JJ, Warr WB, Norris BE. Topographic organization of the olivocochlear projection from the lateral and medial zones of the superior olivary complex. J Comp Neurol 1984;226:21-7.

  9. Folsom RL, Owsley RM. N1 action potentials in human: Influence of simultaneous contralateral stimulation. Acta Otolaryngol 1987;103:262-5.

  10. Liberman MC. Response properties of cochlear efferent neurones: Monaural vs binaural stimulation and the effect of noise. J Neurophysiol 1988;60:1779-98.

  11. Chang SO, Jung HW, Chung JW, Jin HR. Contralateral stimulation and olivocochlear bundle efferent effects on click-evoked otoacoustic emission in human. Korean J Otolaryngol 1994;37:1129-34.

  12. Moulin A, Collet L, Duclaux R. Contralateral auditory stimulation alters acoustic distortion products in humans. Hearing Research 1993;65:193-210.



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