Loudness Discomfort Level and Dynamic Range according to the Type of Hearing Loss

Suh, Ok Ki; Chung, Myung Hyun; Lee, Jung Hak

Original Article

Hearing sciences

Korean Journal of Audiology 2001;5(2):111-119.

Loudness Discomfort Level and Dynamic Range according to the Type of Hearing Loss

Ok Ki Suh¹, Myung Hyun Chung¹, Jung Hak Lee²

¹Department of Otorhinolaryngology-Head Neck Surgery, Yondong Severance Hospital, College of Medicine, Yonsei University, Seoul
²Department of Otorhinolaryngology-Head Neck Surgery, College of Medicine, Hallym University, Seoul, Korea

청력손실의 종류에 따른 불쾌역치와 역동범위 고찰

서옥기^¹^, 정명현^¹^, 이정학^²

^¹연세대학교 의과대학 영동세브란스병원 이비인후과학교실
^²한림대학교 의과대학 이비인후과학교실

Abstract

Loudness discomfort levels (LDL) were measured in 56 normal hearing ears, 56 sensorineural hearing loss ears and 61 conductive hearing loss ears. They were measured utilizing the methods of constants for pure tones at octave frequencies from 0.5 to 4 kHz. No differences were found in the LDL according to hearing loss type and degree. Compared with normal hearing ears, the dynamic range in both conductive and SNHL ears were decreased as hearing loss increased. Compared conductive hearing loss with SNHL, conductive ears had narrower dynamic range than SNHL ears in 0.5 kHz, SNHL ears had narrower dynamic range than conductive hearing loss ears in 1-4 kHz. As a result, fitting hearing aid should be considered multichannel compression hearing aid, in conductive hearing loss as SNHL ears.

Keywords: Loudness discomfortable level;Dynamic range;Multichannel compression hearing aid.

교신저자：서옥기, 135-720 서울 강남구 도곡동 146-92
전화) (02) 3497-2586, 전송) (02 )3463-4750, E-mail：entaudio@yumc.yonsei.ac.kr

서 론

보청기를 착용할 때 보청기의 이득(gain)과 최대출력(maximum output)의 조절은 매우 중요하다. 보청기 적합 시 불쾌역치를 측정하는 그 첫째 이유는 보청기나 다른 증폭기의 최대출력을 적절하게 결정하기 위해서이다. 보청기의 최대출력을 불쾌역치 이상으로 하면 환자는 필요 이상 증폭된 큰 소리에 불편함을 느껴 보청기 착용을 거부하게 되므로 최대출력을 적절히 조절하기 위해 불쾌역치의 측정이 필요하다. 불쾌역치 측정의 또 다른 이유는 진단 목적에 있다. 정상청력과 미로성난청(cochlea hearing loss)에서는 비슷한 불쾌역치 수준을 나타내고 전음성(conductive), 혼합성(mixed), 후미로성(retrocochlea)난청에서는 더 높은 불쾌역치를 나타내는 것으로 알려져 있다. 그러나 기도 골도 간 차이(air-bone gap)가 있는 환자에서 불쾌역치가 낮아 역동범위가 작은 경우를 종종 볼 수 있으며 이런 경우 보청기 착용 시 과다 증폭으로 인한 불편함을 호소하는 경우를 볼 수 있다. 따라서 전음성요소가 있는 환자의 보청기 장착 시에도 보청기 증폭 정도 뿐 아니라 최대출력의 조정에 주의할 필요가 있으며, 이에 전음성난청과 감각신경성난청환자에서 불쾌역치를 측정하여 그 역동범위를 비교하여 전음성난청 환자의 보청기 적합검사 시 최대출력을 조절하는 데 있어 도움을 주고자 한다.

대     상

검사 대상으로 정상 청력은 중이 질환이 없고 이경 관찰 상 고막이 정상 소견을 보이며 임피던스 검사상 Tympanogram type A, Static compliance 0.2~1.6 cc로 정상이며 순음 청력 검사상 0.5 kHz, 1 kHz, 2 kHz의 평균이 20 dBHL이하인 귀(평균 연령 30세, 연령 범위 9~59세, 평균 청력 10 dBHL)로 하였으며 감각신경성난청은 기도 골도 차이가 5 dB이하로 기도,골도 모두 청력 손실이 있으며 이과적 진단이 감각신경성난청이고 임피던스 검사상 정상인 귀(평균 연령 55세, 연령 범위 14~80세, 평균 청력 53 dBHL)로 하였다. 전음성 요소가 있는 난청은 청력 손상이 있으며 모든 주파수에서 30dB이상의 기도 골도 차가 있는 귀(평균 연령 42세, 연령 범위 11~70세, 평균 기도청력 53 dBHL 평균 골도청력 15 dBHL)로 하였다(Table 1).
정상인 56귀(여자 43명, 남자 13명), 감각신경성난청 56귀(여자 28명,남자 28명), 전음성 요소가 있는 난청 61귀(여자 35명, 남자 26명)를 대상으로 하였다.

방     법

역치와 불쾌역치는 순음청력검사기(GSI 10 audiometer)를 이용하였으며 지속성 순음을 0.5, 1, 2, 4 kHz영역에서 TDH49헤드폰을 이용하여 자극음을 주었다. 하강법(descending method)으로 자극음을 주어 50%이상 들을 수 있는 최저치를 역치로 정하였으며 Dirks와 Kamm¹⁾의 정의에 의한 최초 불쾌역치를 측정하기 위해 50 dBHL의 소리를 시작점으로 하여 각 레벨에서 3초 정도 소리를 지속적으로 주면서 소리가 짜증이 날 정도 즉 심리적으로 불편하여 더 이상 듣고 싶지 않으면 언제든지 단추를 누르게 하였다. 5 dB간격으로 상승하여 자극하여 단추를 누르면 10 dB작게 소리를 주고 다시 상승으로 반복하여 소리를 주어 동일지점에서 50%이상 그리고 2회 이상 반복하는 최저지점으로 최초 불쾌역치로 정하였다. 최대치는 0.5 kHz 120 dBHL, 1 kHz 125 dBHL, 2 kHz 125 dBHL, 4 kHz 120 dBHL로 하였으며 최대값에 반응이 없는 경우 최대값에 5 dB더한 값으로 통계 처리하였다. 역동범위는 불쾌역치와 역치의 차이로 하였다.

결     과

불쾌역치의 분포

정상인 56귀 전음성난청 61귀 감각신경성난청 56귀의 불쾌역치를 측정하였다. 정상인, 전음성, 감각신경성난청 모두 주파수에 따른 불쾌역치의 차이는 없었다(Fig. 1, 2 and 3). 정상인의 불쾌역치는 평균 101 dBHL이어서 전음성난청의 불쾌역치 평균 106 dBHL 감각신경성난청의 불쾌역치의 평균 104 dBHL에 비해 약간 낮았으며 전음성난청과 감각신경성난청은 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다. 불쾌역치의 변동폭은 전음성난청이나 감각신경성난청보다 정상인에서 변동폭이 더 컸고 전음성난청과 감각신경성난청 간의 변동폭의 차이는 없었다(Table 2).

역동범위의 분포

정상인에서 역치의 변화에 따른 역동범위의 분포는 뚜렷한 변화가 없었고 주파수에 따른 분포의 차이도 뚜렷한 변화가 없었다(Fig. 4). 전음성난청의 역동범위의 분포는 역치가 증가함에 따라 좁아지는 양상으로 나타났으며 주파수에 따른 역동범위의 차이는 뚜렷이 없었다(Fig. 5). 감각신경성난청의 역동범위의 분포도 전음성난청에서와 마찬가지로 역치가 증가함에 따라 좁아지는 양상을 나타내었으며 주파수 변화에 따른 뚜렷한 변화가 없었다(Fig. 6). 역동범위의 정도에 따라 분류하면 전음성난청에서는 역동범위가 25 dB이하가 평균 4%, 30~45 dB가 평균 36%이며, 50 dB이상이 60%미만이었으며 감각신경성난청에서는 역동범위가 25 dB이하가 평균 14%, 30~45 dB가 평균 27%이며, 50 dB이상이 59%이어서 역동범위가 25 dB이하인 경우는 전음성난청에서보다 감각신경성난청에서 10%더 많았으며 30~45 dB의 범위는 감각신경성난청에서보다 전음성난청에서 9% 더 많았으며 50 dB이상인 경우는 감각신경성난청과 전음성난청의 차이가 없었다(Fig. 7).
역동범위의 평균을 비교하면 전음성난청은 정상인에 비해 평균 38 dB 좁아져 있었으며 감각신경성난청은 정상인에 비해 평균 41 dB 더 좁게 나타났다. 전음성난청과 감각신경성난청을 비교하면 0.5 kHz에서는 전음성난청의 역동범위가 감각신경성난청의 역동범위보다 적게 나타났으며 1 kHz이상에서는 전음성난청의 역동범위가 감각신경성난청의 역동범위보다 크게 나타났다(Table 3).
정상, 전음성, 감각신경성난청 모두 강도가 증가함에 따라 역동범위가 작아지는 유의한 역상관 관계를 나타내었다. 정상인과 감각신경성난청, 정상인과 전음성난청 간에는 전 주파수에 걸쳐 역동범위의 유의한 차이가 있었다(paired test, p<0.05). 또 전음성난청과 감각신경성난청의 역동범위는 0.5, 1 kHz에서는 유의한 차이가 없었으며(paired test, p>0.05), 2, 4 kHz에서 유의한 차이가 있었다(p<0.05).

고     찰

역치를 측정하는 데는 여러 요소들이 작용한다. 즉 불쾌역치를 측정하기 위해 사용하는 자극음의 종류, 불쾌역치의 정의, 불쾌역치를 측정할 때 피검자에게 설명하는 내용, 불쾌역치 측정을 위해 사용하는 기기와 측정 방법, 청력 손실의 정도 등에 따라 그 결과가 매우 다양하다.
수준은 검사 방법에 따라 달라지는 데 Dirks와 Kamm¹⁾은 환자가 더 이상 듣기 싫은 첫 지점을 불쾌역치로 하였고 Berger²⁾는 15분이상 듣기 어려운 크기를 불쾌 역치로 정의하였다. Hawkins³⁾는 불쾌역치를 최초 불쾌 수준(initial discomfortable level), 확고한 불쾌 수준(definite discomfortable level), 극도의 불쾌 수준(extreme discomfortable level)으로 다양하게 정의하였는데 최초 불쾌 수준은 소리가 너무 커서 더 이상 듣기 싫은 첫 지점으로 하였고 확고한 불쾌 수준은 소리가 커서 일정기간 듣기 힘든 지점으로 하였으며 극도의 불쾌 수준은 소리가 너무 커서 귀를 다치게 할 까봐 두려운 지점 또는 헤드폰을 벗고 싶을 정도로 소리가 큰 지점으로 정의하였다. Bornstein과 Musiek⁴⁾는 Dirks와 Kamm의 방법과 Berger의 방법을 비교 하였는데 전자는 임상에서 검사시 소요시간이 적게 들 뿐 아니라 재 검사시의 신뢰도도 전자가 0.90~0.97로 후자의 0.62~0.89의 상관 관계에 비해 높다고 하였다.
자극음의 종류(stimulus type)는 순음 0.5, 1, 2, 4 kHz를 이용하였다. 불쾌역치를 측정하는 데 사용하는 자극음의 종류는 순음(pure tone)을 이용하거나 어음(speech) 또는 광역 잡음(broadband)을 많이 이용하는데 보청기의 최대출력은 주파수의 기능에 따라 다르고 청각 손실자의 불쾌역치는 주파수에 따라 다르기 때문에 주파수 특성이 있는 자극(frequency specific stimulus)이 필요하다. 또 음성(speech)자극을 이용하면 음성 강도가 더 큰 선택적인 주파수에만 반응하거나 불쾌역치의 강도가 작은 지점에만 반응하기 때문에 음절이나 회화음으로 불쾌역치를 측정하는 것은 보청기의 최대 출력특성을 규정하는 데 충분하지 않다. 더욱이 근래에는 다중채널 보청기(multichannel hearing aid)의 보급에 따라 보청기의 최대출력을 여러 채널로 나누어 조절하는 것이 가능하므로 순음 0.5, 1, 2, 4 kHz를 이용하여 불쾌역치를 측정하는 것이 더욱 유용하게 되었다.
역치 측정 방법은 constant stimulus method를 이용하였다. Morgan⁵⁾은 불쾌역치를 constant stimuli, tracking method, adjustment method를 이용하여 비교하였는데 tracking method와 constant method에서는 반복에 따른 변화는 없고 adjustment method에서는 반복에 따라 불쾌역치가 높아져 training effects가 있다고 보고하였으며 이런 결과와 시간적인 면을 고려할 때 constant stimuli method를 신빙성 있고 실질적인 방법으로 결론지었다.
역동범위는 불쾌역치와 역치의 차이로 정의하는 데 보청기 착용 시 요구되는 역동범위는 평균어음의 역동범위인 50 dB정도를 유지하는 것이 바람직하다. 가장 강한 모음과 가장 약한 자음과의 차이가 30 dB정도이고 큰 소리(loud speech)와 작은 소리(soft speech)의 강도차이가 20 dB정도인 것을 감안하면 어음의 증폭정도를 수용하기 위해서는 총 50 dB정도의 역동범위가 필요하다. 역동범위가 45 dB이하인 청력일 때는 선형증폭기를 사용할 경우 어음파의 peak clipping현상 때문에 음의 왜곡(distortion)이 자주 일어나서 음질의 처하를 초래하기 때문에 압축이 가능한 압축형 보청기가 필요하다.⁶⁾ 불쾌역치와 역동범위의 측정은 보청기의 포화음압크기(saturation sound pressure level, SSPL)를 결정하는 데 필요하다. 포화음압크기는 보청기가 큰 소리에 불편함을 느끼지 않도록 낮아야 하고 말에 의해 과다하게 포화 되지 않게 높아야 한다. 포화음압크기는 불쾌역치를 측정하여 예측할 수 있으나 Dillon⁷⁾⁸⁾등은 포화음압크기의 처방은 각 주파수의 청력손실에 따른 보청기 이득을 근거로 해서 처방하고 청력손실의 전음성 요소를 가진 경우는 포화음압크기를 증가시킬 필요가 있다고 하였다. 최대음압치는 보청기 착용자에게 여러 가지로 영향을 미치는 데 포화음압치가 불쾌역치보다 높은 경우 일상생활 환경에서 큰 소리에 불편함을 느끼게 되어 소리를 줄이게 됨으로 최적상태에서 소리를 들을 수 없어 보청기를 계속 사용할 수 없게 된다. 또한 지속적으로 큰 소리에 노출될 경우 청력손상의 위험요소가 될 수 있다. 포화음압치가 낮으면 보청기 최대출력이 불필요하게 자주 포화 되어 보청기의 최대출력이 제한되어 원하지 않는 현상이 발생하는 데 어음을 인지하는 단서(cue)를 제공하는 어음의 강도, 시간의 변동(fluctuation)이 감소되고 어음사이의 간격동안 이득이 증가되어 주변소음이 원하는 신호보다 크게 증폭되어 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)를 감소시킨다. 또 출력을 peak clipping으로 제한할 때는 왜곡(distortion)을 초래하여 신호의 질과 명료도(clarity)와 인지도(intelligibility)를 감소시킨다. 또한 적절한 크기로 소리를 들을 수 없어 소리의 명료도도 떨어지게 된다. 이러한 오류를 범하지 않게 하기 위해 최대 출력의 제한은 과학적인 근거에 의해 이루어져야 한다.
대부분의 불쾌역치의 추정은 감각신경성난청의 주요현상 중 하나인 누가현상(recruitment)에 의해 역동범위가 좁아지는 경우에 대한 연구가 주를 이루어 왔으나⁹⁾ Walker¹⁰⁾는 전음성, 혼합성 난청 환자의 불쾌역치와 최대포화음압치의 연구에서 전음성난청의 매 dB마다 1 dB씩 불쾌역치를 증가시켰으며 혼합성 난청의 감각신경성난청 부분에 전음성 요소만큼을 첨가하여 불쾌역치를 추정하였다. Dillon¹¹⁾은 최대허용포화음압(maximum acceptable SSPL)을 전음성 요소의 100%만큼 증가시키고 최소허용포화음압(minimum acceptable SSPL)은 전음성의 75%를 증가시키는 데 그 중간 지점인 87.5%만큼 증가시키는 것이 바람직하다고 하였다. 그러나 본 연구에서 불쾌역치를 난청형에 따라 비교한 결과 정상인에서 평균 101 dBHL 전음성 난청 106 dBHL 감각신경성 난청에서 104 dBHL로 청력손실 정도에 따른 불쾌역치의 차이는 크지 않았다(Table 2). 또 전음성난청과 감각신경성난청의 역동범위를 측정 비교한 결과 정상인과 전음성,정상인과 감각신경성난청인의 역동범위는 확실한 차이를 나타내었다(Table 3). 또 전음성난청과 감각신경성난청의 역동범위를 비교한 결과 0.5, 1 kHz에서는 차이가 없었으며 2, 4 kHz에서만 유의한 차이를 나타내었다. 역동범위를 평균으로 비교하면 역동범위가 25 dB이하인 경우는 전음성 난청의 4%에 비해 감각신경성난청에서는 14%로 감각신경성난청에서 10% 더 많았으며 30~45 dB인 경우는 전음성난청에서 36%인 데 비해 감각신경성난청에서 28%로 전음성난청에서 8% 더 많았다. 주파수별로 비교하면 역동범위가 25 dB이하인 경우는 전주파수에 걸쳐 감각신경성난청에서 더 많았으며 역동범위가 30~45 dB인 경우는 0.5,1 kHz에서는 전음성난청에서 더 많고 2, 4 kHz에서는 감각신경성난청에서 더 많았다. 이는 전음성난청의 이득 보상 및 최대 음압 설정 시 전음성 요소를 보상해야 한다는 Walker의 연구 결과나 전음성 요소의 87.5%만큼 보상해야 한다는 Dillon의 연구 결과와 일치하지 않는다. 전음성난청의 경우 불쾌역치의 상향으로 인해 최대출력의 조절에 많은 제한이 없다고 하나 본 실험결과에 의하면 전음성난청에서 불쾌역치의 상향정도는 크지 않으며 전음성난청의 보청기 착용 시에도 불쾌역치를 측정하여 최대출력을 조절해야 하며 압축형 보청기를 적절히 사용하여 어음의 질과 명료도와 인지도를 증가시킬 필요성을 고려해보아야 한다. 또 역동범위를 주파수별로 비교 한 결과 특히 저주파영역에서 전음성난청의 역동범위의 평균이 감각신경성난청의 역동범위의 평균보다 더 적게 나타난 것은 전음성난청에서도 다중채널보청기를 이용하여 착용 후 불쾌수준을 주파수별로 유연성 있게 조절할 필요성이 있음을 보여준다. Martin¹²⁾은 불쾌역치나 증폭정도가 감각신경성난청인을 기준으로 연구되었으므로 전음성 요소가 있는 난청 환자들의 경우에 보청기 장착 과정에서 큰 소리에 불편함을 호소하는 경우가 종종 있다고 보고하였는데 이는 본 연구 결과와 일치하는 점이다. 그러나 이전의 연구들과의 차이는 연구대상의 특성과 검사 방법에 기인할 수 있음을 고려하여야 한다. 대상군의 성격이 불쾌역치에 미치는 영향¹³⁾과 두 대상군의 청력 역치의 오차를 고려하여야 하며 또 불쾌역치 측정방법에 의한 차이를 고려하여 보다 많은 대상의 연구가 이루어져야 하며 특히 한국인의 기질적인 특성이 불쾌역치에 미치는 영향에 대해서 보다 많은 연구가 이루어져야 하겠다.

결     론

정상인, 전음성 요소가 있는 난청, 감각신경성난청의 불쾌역치와 역동범위를 난청형에 따라 비교해 본 결과 전음성 요소가 있는 난청에서도 감각신경성난청에서와 같이 역동범위가 45 dB이하인 경우가 40%로 보청기 장착 시 전음성 요소가 있는 난청인에서도 압축형 보청기나 출력제한이 용이한 보청기 착용을 고려해야 할 것이며 그로 이해 착용감의 향상과 과다 증폭에 의한 손실을 최소화할 수 있을 것으로 추측된다.
또 전음성 요소가 있는 난청과 감각신경성난청의 역동범위를 주파수별로 비교한 결과 0.5 kHz에서는 전음성 요소가 있는 난청의 역동범위가 감각신경성난청의 역동범위보다 작게 나타났고 1 kHz이상의 주파수에서는 감각신경성난청의 역동범위가 전음성 요소가 있는 난청의 역동범위보다 적게 나타난 것은 전음성 요소가 있는 난청의 보청기 착용 시에 다중채널보청기를 이용하여 보청기 착용 후의 불쾌수준을 적절히 조절할 필요성이 있음을 나타낸다.

REFERENCES

Dirks D, Kamm C. Psychometric functions for loudness discomfort and most loudness levels. J Speech Hear Res 1976;19:613-27.
Berger K, Varavass D, Votter D. Test-retest reliability of MCLs, UCLs and ARTs. Hearing instru 1982;33(5):16-9.
Hawkins DB. Loudness discomfort levels: A clinical procedure for hearing aid evaluations. J of Speech and Hearing disorders 1980;45:3-15.
Bornstein SP, Musiek FE. Loudness discomfort level and reliability as a function of instructional set. Scan Audiology 1993;22:125-31.
Morgan DE, Wilson RH, Dieks DD. Loudness discomfortable level: Selected methods and stimuli. J Acoust Soc Am 1979;56(2):577-81.
Berger KW, Duffy JK, MacAllister MD, McCandless G, Preves DA, Zelnick E. Hearing instrument 1987;57-9.
Story L, Dillon H. The National Acoustic Laboratories' Procedure for selecting the saturation sound pressure level of hearing aids: Theoretical Derivation. Ear and hearing 1998;19:255-66.
Story L, Dillon. The National Acoustic Laboratories' procedure for selecting the saturation sound pressure level of hearing aids: Experimental Validation. Ear and Hearing 1997;19:267-79.
Bentler RA, Pavlovic CV. Comparison of discomfort levels obtained with puretones and multitone complexes. J Acoust Soc Am July;126-32.
Walker G. Conductive hearing impairment：The relationship between hearing loss, MCLs and LDLS. Aust J Audiol 19(2):71-80.
Dillon H. Hearing Aids. Thieme 2001;262-4.
Martin L. Do "Conductive recruitment? Do most patients need compression?. The Hearing Journal 1990;July:73.
Stephens SDG, Anderson CMB. Experimental studies on the uncomfortable loudness level. J of Speech and Hearing Res 1971;262-70.