감각신경성난청의재활 : 보청기 정재호 http://dx.doi.org/10.7599/hmr.2015.35.2.97 pissn 1738-429X eissn 2234-4446 한양대학교구리병원이비인후과 Rehabilitation of Sensorineural Hearing Loss: Hearing Aid Jae Ho Chung Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, Hanyang University Guri Hospital, Guri, Korea Social concerns about sensorineural hearing loss have been increasing with the advent of an aging society. As most hearing loss is incurable and permanent, audiologic rehabilitation is the only option for restoring hearing. Sensorineural hearing loss includes both sensory loss of the cochlea and functional loss of the 8th cranial nerve. Because sensorineural hearing loss patients often have difficulty in understanding and locating specific sounds amidst the other ambient noise, functional amplification with hearing aids in sensorineural hearing loss is challenging work. By applying digital signal processing techniques to hearing aids, hearing rehabilitation has undergone remarkable development in recent years. Herein, the basic concepts underlying digital signal processing are reviewed briefly, followed by a short historical background of hearing aid development. The principles of hearing aid selection, counselling, frequent problems encountered in hearing aid fitting and validation are also discussed. Key Words: Hearing Aids; Hearing Loss; Rehabilitation Correspondence to: Jae Ho Chung 우 471-701, 경기도구리시경춘로 153, 한양대학교구리병원이비인후과 Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, Hanyang University Guri Hospital, 153 Gyeongchun-ro, Guri 471-701, Korea Tel: +82-31-560-2369 Fax: +82-31-566-4884 E-mail: Jaeho.chung.md@gmail.com Received 18 March 2015 Revised 25 March 2015 Accepted 30 March 2015 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 서론감각신경성난청은신경세포의비가역적인손상에의해유발된다. 현재까지의의학기술로는청신경기능을정상으로회복시킬수있는방법이없어, 난청환자들에대한치료는주로청력재활에집중을하게된다 [1]. 난청이지속되면의사소통이힘들어져사회활동에지장을받게되고, 오래방치되는경우는정신적장애를유발할수있다. 고령화사회로변화하면서노인성난청의빈도가증가하고, 음향기기의사용으로청소년층에서도난청이늘어나고있어, 난청의진단과재활에대한사회적관심이증가하고있다. 보청기는대표적인청력재활도구로환자의귀에장착하여소리를증폭하여주는기구이다. 과거의보청기는주로전음성난청환자를대상으로사용되었으며, 감각신경성난청환자는신경기능의 저하로소리를증폭할경우왜곡되고변형되어불쾌감만을주는경우가많아사용에제한이있었다 [2]. 하지만최근디지털보청기기술의개발과, 다양한소리처리방식이적용되어역동범위 (dynamic range) 가줄어들고, 주파수분별력이떨어져있는감각신경성난청환자에서청력재활에도움을줄수있다. 본원고를통해청각재활의대표적인방법인보청기의기본구조와원리, 난청환자에서의보청기의선택법및조절법그리고, 최신보청기기술에대해논해보고자한다. 보청기의역사보청기는소리를증폭시켜귀에도달시키거나보다효과적으로소리를전달해주는장치를말한다. 원시적보청기는소리수집기의형태로, 원뿔과깔대기같은도구를이용하여소리를한곳에집중 http://www.e-hmr.org 2015 HHanyang University College of Medicine Institute of Medical Science 97
HMR Jae Ho Chung Rehabilitation of Sensorineural Hearing Loss: Hearing Aid 시켜서잘들을수있도록하였다. 1876년전화기의발명으로전기적으로소리를증폭시킬수있게되고, 이는현대보청기개발의초석이된다 [3]. 1900년에처음생산된카본보청기는마이크로폰, 이어폰, 배터리로구성되었으며, 이는현대보청기의시초가된다. 이후진공관, 트렌지스터, 반도체로이어지는전기회로기술의발달로책상에올려놓고사용할정도로큰보청기의형태에서귀에걸거나, 귓속에들어갈수있게크기가줄어들었다. 최근에는디지털신호처리기술에힘입어신호의왜곡이나손실을줄일수있는기술들이개발되었으며, 최신무선통신기술의적용으로다른음향기기와도연결이가능한보청기가등장하여사용자편의성을높이고있다. 보청기의구성및종류디지털보청기는과거의카본보청기와마찬가지로변환기 (transducer), 증폭기 (amplifiers), 전원 (battery) 의기본구조를가진다. 변환기는에너지의형태를변화하는장치로보청기에서는음향에너지를전기에너지로변환하는마이크로폰 (microphone), 전환기주변의자기장에너지를전기에너지로바꾸어주는텔레코일 (telecoil), 전기신호를다시음향신호로바꾸는수화기 (receiver) 가있다 (Fig. 1). 증폭기는마이크로폰에서변환된전기신호를증폭하는기능을하며, 이는보청기에서가장중요한부분이다. 증폭기의신호처리방식에따라아날로그, 디지털로나눌수있으며, 증폭방법에따라선형증폭, 압축증폭등으로구별할수있다. 전원은소리를증폭하는데필요한에너지를제공한다. 일반적으로보청기에는수은전지를사용하며, 건전지가약하면보청기에서증폭가능한소리압력수준이제한될수있다. 배터리의크기및작동시간은보청기사용자의편의성과직결되는요소로보청기전원기술의개발은증폭에못지않게중요하다. 현대보청기는형태와크기에따라포켓형 (box type), 귀걸이형 (behind the ear, BTE), 이갑개형 (in the ear, ITE), 외이도입구를일부채우는외이도형 (in the canal, ITC), 고막앞에위치시키는고막 형 (completely in the canal, CIC) 으로나눌수있다 (Fig. 2)[4]. 포켓형은수신기와마이크로폰이분리되어되울림현상이일어나지않고, 매우큰출력을얻을수는장점이있으나, 주머니에넣는경우불필요한소음들이증폭이되는경우가있다. 귀걸이형보청기는고막형보청기에비해출력이커서심도난청이있는환자에게사용할수있으며, 전화기와연결되는텔레코일을설치할수있다. 이갑개형과외이도형보청기는귓바퀴의소리집음효과를이용할수있는장점이있으며, 고막형보청기에비해서는강한출력을얻을수있다. 보청기의크기가상대적으로커서방향성마이크로폰이설치가가능하지만, 소리의되울림이심하고기공 (vent) 을설치하기어려운단점이있다. 고막형보청기는겉으로드러나지않아미관상가장우수하다. 음향학적인관점에서도귓바퀴와외이도에의한공명과증폭의효과를이용하여보다자연스러운음을들을수있으며, 수화기가고막근처에위치하여고막에직접도달하는소리에너지가커서고음역증폭에유리하다. 고막형보청기는외이도깊숙히위치하기때문에폐쇄효과가덜하고소리의누출이많지않아되울림의빈도가적은장점이있다. 하지만출력이낮아심도난청환자에서사용하기힘들고, 고령의환자는조작이어려울수있으며, 배터리사용시간이짧은단점이있다 [3]. 최근수화기와마이크로폰을분리한 receiver in the canal (RIC) 보청기가개발되었으며, 이는개방형보청기의한형태로폐쇄효과및되울림을막을수있어좀더자연스러운증폭이가능한장점이있다. 보청기관련용어보청기의성능과원리를이해하기위해서는음향학적인지식이기본이되어야한다. 보청기와청력재활을이해하기위해필요한용어를다음과같이정리하였다. 1. 이득 (gain) 이득은입력과출력되는음압의차이를의미하며, 데시벨 (db) 로표현한다. 최대이득 (full on gain) 은보청기의볼륨을최대치로올렸을때얻게되는이득의최댓값을의미한다. CIC ITC ITE BTE RIC Fig. 1. Diagram of digital hearing aid. ADC, analog digital converter; DSP, digital signal processor; DAC, digital analog converter. Fig. 2. Classification of hearing aid type (courtesy of Oticon, Inc., Somerset, NJ). CIC, complete in the canal; ITC, in the canal; ITE, in the ear; BTE, behind the ear; RIC, receiver in the canal. 98 http://www.e-hmr.org
정재호 감각신경성난청의재활 : 보청기 HMR 2. 출력 (output) 출력은보청기에서나오는음향에너지의종합적인양을의미하며, db SPL로표현한다. 3. 포화음압치90 (saturation sound pressure level 90, SSPL 90) 보청기의볼륨을최대로올린상태에서 90 db SPL의소리를주었을때보청기를통해나오는소리의출력을주파수별로측정한것으로보청기의최대출력을의미한다. 최대출력을조정하여불쾌감을최소화하고보청기의소리로부터청신경을보호하기위해사용된다. 4. 채널 (channel) 과밴드 (band) 현대보청기는대부분다중채널, 다중밴드의형식을가진다. 채널과밴드는주파수반응곡선을변환시킨다는개념에서는동일하나, 채널은신호처리과정에서독립되어처리되는주파수스펙트럼의구획의단위를의미하며, 압축 / 증폭등의과정이채널을기준으로이루어진다. 밴드는오디오의이퀄라이저와같이주파수구획별로증폭의양을조절하기위해나누어진단위를말하며보통밴드는채널의한부분으로구성될수있다. 5. 역동범위 (dynamic range) 불쾌역치 (uncomfortable level of loudness) 에서어음청취역치 (speech reception threshold) 를뺀값으로소리를들을수있는범위이다. 감각신경성난청이있는경우역동범위가줄어들어청취할수있는소리의범위가줄어들게되며, 청력재활시보청기의출력이역동범위내에있게조절하여야한다. 6. 선형증폭 (linear amplification) 과비선형증폭 (non-linear amplification) 선형증폭은입력과출력이포화출력까지선형으로증폭되는것을의미한다. 일반적인보청기의포화출력이라고생각되는 120 db SPL에이르게되면입력이증가하여도더이상출력이증가하지않을수있다. 비선형증폭은압축증폭이라고도하며설정된 kneepoint보다작은크기의압력에서는선형증폭을하고그이상의크기의압력에서는포화출력이전까지낮은비율로압축증폭하는형식이다. 최신보청기기술디지털신호처리기술 (digital signal processing) 의도입으로보청기가프로그램화되었으며, 새로운증폭방식이적용되고, 음질개선을위한다양한노력들이이루어진다 [5]. 보청기는선형증폭, 비선형증폭, 압축증폭등다양한방식으로소리를증폭한다. 선형증폭은출력의포화점에이르기전까지는 1:1의입출력기능을가진다. 그러나출력이포화되면더이상의증폭이어려워이를극복하기위해정점삭제 (peak clipping) 와같은방법으로출력을불쾌역치아래로유지할수있다. 하지만이러한과정중많은소리정보가손실되어소리가변형되기때문에보청기를통해증폭된음이듣기가불편하고어음명료도가감소할수있는단점이있다. 압축 (compression) 증폭기능은일정한수준까지는선형증폭을하다가일정부분에서부터는 1:2, 1:3 등의입력에비해출력음을작게하는방식으로증폭하여큰소리를역동범위내에들어가게할수있다. 광역가청범위압축증폭기 (wide dynamic range compression, WDRC) 는주파수스펙트럼전체를온화하게압축하여좁아지니역동범위안에집어넣는방식으로현대보청기의표준으로여기어지는기술이다 [6,7]. 최근에개발되는보청기는 8-20개의채널을사용한다. 채널이많으면압축역치와압축비율을채널별로조절하여난청환자의청력에가장적합한주파수반응곡선과보청기출력을제공할수있다 [8]. 각각의채널에서소음감소기능과피드백제어기술을적용하면개선된어음인지환경이가능하다. 방향성마이크로폰 (adaptive directional microphone) 기술은기존의마이크로폰과달리 2개혹은 3개의소리입력구를가지고있어전 / 후방의소리크기를선택적으로조절할수있다. 따라서소음이많은장소에서전방의대화음은증폭시키고후방의소음은적게수용하여신호대잡음비를증가시켜대화음을더욱잘들리게할수있다 [9]. 그리고난청환자가보청기를사용하는전체시간, 일일평균시간, 사용한알고리즘등의내역이보청기에기록되는기술이적용되어체계적인청력재활에도움을줄수있게되었고 [10], 블루투스, FM통신기술을이용하여전화, TV, 오디오, 컴퓨터와쉽게연결되어편의성과삶의질을높일수있다 [11,12]. 감각신경성난청환자의보청기증폭의유의점전음성난청은청신경의기능이보존되어있으므로단순한음량의증폭으로도충분한청력재활의효과를얻을수있다. 하지만감각신경성난청환자들은청각회로의복잡한문제들로단순한증폭기능만으로는효과적인재활이어려울수있다 [2,13]. 대부분의감각신경성난청환자는저음역에비해고음역의청력이더떨어진소견을보인다 [14]. 저음역이주로음성의크기를반영하므로소리는들을수있으나고음역의정보를받아들이지못해음성의의미를이해하기어렵게되며이러한현상은배경소음이심한곳에서더욱과장되어나타난다. 그리고감각신경성난청환자에서는와우외유모세포의손상으로와우의주파수특이성이소 http://www.e-hmr.org 99
HMR Jae Ho Chung Rehabilitation of Sensorineural Hearing Loss: Hearing Aid 실된다. 예를들면인접한주파수의소음과음성이와우를동시에자극하게되는경우, 주파수특이성의소실로인해소음과음성을구별하는능력이떨어진다. 따라서난청환자들이소음환경에서음성을이해하기위해서는보다많은정보가필요하며이를위해높은신호대잡음비 (signal to noise ratio, SNR) 를가진보청기가필요하다. 마지막으로감각신경성난청환자에서는역동범위 (dynamic range) 가줄어들어있다. 이같은경우선형증폭을하게되면큰소리의자극은너무커져버리게된다. 따라서역동범위안에더많은청각정보를제공할수있도록압축기술을이용한증폭이필요하다. 이같이감각신경성난청의특징인고음역난청, 주파수특이성감소, 역동범위의감소와같은많은제한점을극복하고성공적인청력재활을위해서는보청기기술의개발못지않게보청기착용후적응및조절의과정이더욱중요하다. 난청의평가보청기의처방을위해서는고막과외이도의상태를확인해야하고, 정확한청력검사가필요하다. 청력검사는순음청력검사, 어음청력검사와같은주관적청력검사와이음향방사검사, 청성뇌간유발반응검사의객관적청력검사가있다. 이중어음청력검사중어음명료도검사는대화수준의말을정확하게이해하는지를알수있는검사로보청기를이용한증폭의효과를예측할수있는가장좋은지표이다. 어음명료도가 90% 이상이면보청기착용으로최상의효과를기대할수있으며, 70-90% 의범위이면약간의어려움은있지만보청기만족도가양호한편으로알려져있다. 그러나 50-70% 인경우는만족도가크지않으며, 50% 미만인경우는보청기를착용하더라도청각적단서만으로는의사소통이어려울수있다 [3]. 역동범위 (dynamic range) 의측정은보청기의이득과보청기최대출력 (SSPL90) 을정하기위해필요하다. 보청기상담및보청기선택환자의청력이모두다르고, 개인별로난청으로인한불편한점들이다를수있기때문에보청기를처방하기전에는충분한상담이선행되어야한다. 일반적으로좋은쪽의청력역치가 35 db 이상이면보청기착용의대상이된다 [15]. 하지만청력역치가 40 db 이하의환자들은난청에대해불편감을못느끼는경우가많다고알려져있다 [16]. 따라서객관적검사에만의존할것이아니라환자가자신의난청을받아들이고, 보청기사용의필요성을이해하는것이보청기사용의순응도를높이는데중요하다 [17]. 보청기를처음사용하는난청환자들은보청기에대한기대감이상당하기때문에욕구가단번에만족되지않을경우보청기를사용하지않을가능성이높다. 일반적으로보청기를처음사용하는경우, 보청기를통 해들려오는소리에익숙해지고어음분별력이만족할만한위치에이르기까지는 4주이상의기간이필요하므로이를사전에충분히설명하여야한다. 또한환자의생활패턴과, 난청으로불편을호소하는시점들을고려하여환자에게보청기를이용한재활의목표와한계를정확하게이해시키는것이중요하다 [4]. 보청기를선택할때는여러가지요소를고려해야한다. 가장먼저생각하여야할부분은바로보청기를착용할귀를선택 ( 일측귀또는양측귀 ) 하는것이며, 다음으로보청기의스타일과크기를정하고, 마지막으로보청기회로의특성과부가기능을살피는것이다 [13]. 양쪽귀로듣게되면, 소리의방향성이호전되고, 신호대잡음비 (SNR) 가 2-3 db 가량상승한다 [18]. 따라서양측보청기를사용하게되면, 주관적인음질이향상되고이해력이높아지는장점이있다. 하지만양측청력이심한비대칭을보이거나, 고령환자에서는양이청취의장점이뚜렷하게나타나지않아일측보청기로도충분한재활이가능하다. 따라서이는환자청력의상태, 환자의선호도와경제적상황등을종합적으로고려하여선택하는것이바람직할것이다. 일반적으로한쪽만보청기를해야하는경우는 1) 양측청력이 55 db보다좋을때는나쁜쪽귀에, 2) 양측이모두 55 db보다나쁠때는보다청력이좋은쪽귀에, 3) 비슷한역치인경우는역동범위가넓은귀를선택하고차이가없으면우측을선택하는것이좋다고알려져있다 [17]. 일반적으로보청기의크기가클수록이득과출력이높아지므로보청기의스타일을결정할때는환자의청력에적합한이득을줄수있는보청기를선택하여야한다. 환자가보청기를잘다룰수있는것을확인하는것은보청기선택에있어매우중요한고려사항중하나이다. 환자들은보청기에대한낙인효과로눈에띄지않는형태의보청기를선호하게되지만작은보청기일수록조작이어렵기때문에환자가보청기의삽입, 제거, 음량조절, 배터리교체등을편하게할수있는크기의보청기를선택하는것이바람직하다. 또한중이내의염증으로이루가발생하는경우는습기로인한잦은고장으로고막형 / 귓속형보청기는사용이어려울수있다. 마지막으로보청기회로의기능과보청기의부가기능을선택할수있다. 청력손실의형태와경제성을고려하여보청기의채널수와증폭기의종류를결정하고, 소음감소기술, 방향성마이크로폰, 텔레코일, 되울림방지기술등환자에게필요할것이라생각되는부가기능을포함한적절한보청기를처방한다. 보청기의조정 (Fitting) 및흔한문제점소리를증폭하여듣는경우뇌에서익숙해지기위해서는적응기간이필요한것으로알려져있다. 이를순응효과 (acclimatization effect) 라하며특히오랜난청으로고음역의정보를최대한다시이용할수있기까지수개월이걸린다 [2]. 적응기간동안적절한조정 100 http://www.e-hmr.org
정재호 감각신경성난청의재활 : 보청기 HMR 으로보청기사용자들의문제를해결하여야지속적인보청기착용이가능하다. 환자들이보청기를사용하면서발생하는불편함은대표적으로되울림, 폐쇄감, 과증폭, 주위소음, 언어청취능력감소, 소리의변형등이있다. 1. 소리의되울림 (feedback) 되울림은보청기내부회로의이상에의한문제와, 보청기와외이도사이의틈으로소리가누출되어발생하는경우로나뉜다. 수화기로나온증폭된소리가외이도로유출되어마이크로폰으로들어가서다시증폭되어발생하며주로고주파수의음이되울림의원인이된다. 이러한경우는웃거나음식을씹을때외이도의연골부위가턱관절의움직임에의해함께움직이면서보청기와외이도사이에생긴틈으로소리가새어나와발생한다. 기본적으로외이도를통한음의누출을막는것이중요하며, 보청기의종류에따라 CIC 형의경우보청기를깊게삽입하거나, BTE형의경우는튜브를길게하여마이크로폰과소리배출구와의거리를멀게하여피드백을줄일수있다. 또한보청기의기공 (vent) 에완충기 (damper) 를설치함으로써고주파음을부드럽게만들어주는것이도움이된다. 최근에는디지털보청기시술의개발로고음역의이득을선택적으로감소시키거나피드백소거알고리즘 (feedback cancellation algorithm) 이개발 / 적용되어과거와는달리비교적쉽게조절이가능하다 [5]. 2. 폐쇄효과 (occlusion effect) 보청기가외이도를막으면외이도의공명주파수가변화되어저주파수의음이강조된다. 이러한이유로통해환자는자신의음성이다르게들린다고생각하게되고, 꽉막힌느낌을호소하며이를폐쇄효과라고한다. 폐쇄효과를막기위해서는기공을크게만들거나보청기를외이도에깊게넣으면해결이가능하다. 짧은귀본 (ear shell) 이나큰기공을사용하여외이도내에더많은공간을확보하여보청기삽입에의한외이도공명주파수의변화를줄일수있다 [19]. 디지털보청기에서는저음삭제나고음통과필터 (high pass filter) 등주파수조절기를이용하여퍠쇄효과를조절할수있다. 3. 주변소음난청이있는환자는음식점, 시장같이주변소음 (background noise) 이큰환경에서청취능력이떨어진다. 주변소음은주로저음으로이루어져있으며, 큰소리의저음은고음역의청취를방해하여소음환경에서어음분력력이떨어지는원인이된다. 양측보청기를사용하여신호대잡음비를높이는것이소음환경에서어음명료도를높일수있는효과적인방법이다. 그리고주파수특이성이있는완충기를설치하여 1,500 Hz 이하저음역의이득을낮추는방법으로주변소음을조절할수있다. 최근디지털보청기에서는지속적인저음역의소리를소음으로인지하고이를감쇄하는회로가 개발되어소음감소에효과적으로사용된다. 보청기이득의처방및적합확인 보청기증폭의정도는환자의청력과목표청력을함께생각하 여처방하게된다. 보청기이득의처방공식은청력역치, 불쾌역치, 사용환경등을종합적으로고려하여결정한다. 이전선형보청기에 서는 POGO, NAL, DSL 과같은공식이사용되었고, 비선형압축 보청기가개발되면서 NAL-NL1, LGOB, IHAFF, DSL (i/o), FIG6 등의공식들이개발되었으며, 최근에는각보청기회사에서기존의 공식을기반으로각기다른보청기알고리즘을개발하여사용한 다 [7,20]. 환자의청력상태에적합하게조절된보청기는착용효과를평가 해야한다. 이를보청기적합확인이라고하며먼저외이도에잘맞 고착용감에문제가없는지, 조절기의위치가적절한지를보고, 되 울림, 폐쇄효과의정도와음질과음의크기에대한느낌을알아본 다. 보청기의이득이환자에게적합한지를확인하는방법은실이측 정 (real ear measurement, REM) 과음장이득측정 (sound field measurement) 이있으며, 실이측정은외이도에서보청기의증폭특성 을측정하는것으로보청기착용전 / 후의음압차이를비교하여보 청기의이득을알아보는데사용한다. 음장이득측정은일반청력 검사기기를이용하여간단히측정이가능하나검사의재현성의 실이측정에비해떨어지는것으로알려져있다 [17]. 결론 감각신경성난청은역동범위가줄어들고소음환경에서어음명 료도가떨어지는특징을지닌다. 최근다양한디지털보청기기술 의발달로감각신경성난청환자들에게도효과적인청각재활이가 능할수있게되었으며, 다양한주변기기와도연결이가능해삶의 질향상에많은도움을준다. 하지만보청기에대한낙인효과로많 은난청환자들이보청기사용을주저하고있는실정이다. 정확한청 력평가와보청기상담을통해보다많은난청환자들이청각재활의 도움을받을수있도록의료인들의더많은관심이필요할것이다. REFERENCES 1. Choi J, Chung WH. Age-related hearing loss and the effects of hearing aids. J Korean Med Assoc 2011;54:918-24. 2. Dillon H. Hearing aids. 2nd ed. Sydney: Boomerang press; 2012. 3. The Korean Otology Society. Current Opinion on Hearing Aid. Seoul: Koonja; 2012. 4. Hong NP. Hearing Aid Candidacy and Selection Criteria. Korean J Audiol 1998;2:10-6. 5. Palmer CV. A contemporary review of hearing aids. Laryngoscope 2009; http://www.e-hmr.org 101
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