REVIEW PAPER 2011;7:119-123 ISSN 1738-9399 Copyright c 2011 Korean Academy of Audiology 한국난청인을위한보청기이득의제안 한림국제대학원대학교청각학과 1 ᆞ 한림대학교자연과학대학언어청각학부 2 이경원 1 ᆞ 김진숙 2 ABSTRACT Suggestion of hearing aid gain for Korean Hearing Impaired (HAG-K) Kyoung Won Lee 1 and Jin Sook Kim 2 1 Department of Audiology, Hallym University of Graduate Studies, Seoul, Korea 2 Department of Speech Pathology and Audiology, College of Nature Science, Hallym University, Chuncheon, Korea The purpose of this study was to suggest one method of producing hearing aid gain for Korean (HAG-K) formula utilizing loudness growth of normal hearing (NH) and sensorineural hearing loss (SNHL), and long-term average speech spectrum (LTASS) for average conversational speech level. To yield HAG-K, the LTASS of NH was firstly obtained and simple equations were derived from differential dynamic ranges of SNHL which is different from those of NH according to loudness categories based on LTASS of normal hearing (LTASS NH). Then LTASS of SNHL (LTASS SN) was calculated using derived simple equations. Finally HAG-K was determined by the difference between LTASS NH and proportionally derived LTASS SN within the dynamic range of SNHL at each frequency. However, in order to calculate effective HAG-K, it is necessary to further analyze with real-ear to coupler difference by age, shape of hearing aid, upward spread of masking, occlusion effect, tonal quality and etc. Additionally, appling Korean speech intelligibility index which is different from English and evaluating user's satisfaction through self assessments should be considered. Calculating more effective HAG-K for the hearing impaired can increase degree of satisfaction after wearing hearing aids and can positively affect improving the tonal quality and reducing the period of auditory rehabilitation. KEY WORDS : Gain, Hearing Aid, Hearing Aid Fitting Formula, Korean, Sensorineural Hearing Loss INTRODUCTION 1) 난청인, 특히감각신경성난청 (SNHL, sensorineural hearing loss) 인이보청기를착용했을때대화음 (speech sound) 을효과적으로청취할수있도록보청기의이득또는주파수반응곡선 (frequency response curve) 그리고최대출력 (OSPL90, Output Sound Pressure Level 90 db input) 을결정하는것은매우어려운과정이다. 그이유는 SNHL인의역동범위 (DR, Dynamic Range) 가건청인에비해좁아져있어서청력역치 (HTL, Hearing Threshold Level) 보다쾌적수준 (MCL, Most Comfortable Level) 의 논문접수일 : 2011 년 11 월 04 일게재확정일 : 2011 년 12 월 06 일교신저자 : 김진숙, 200-702 강원도춘천시한림대학길 39. 한림대학교자연과학대학언어청각학부, 청각언어연구소전화 : (033) 248-2213, 전송 : (033) 256-3420 E-mail : jskim@hallym.ac.kr 증가율이낮으며, 단어인지도 (WRS, Word Recognition Score) 가저하되기때문이다 (Ricketts, 1996; Cox et al., 1997; Elberling, 1999; 박유진 & 이경원, 2009). 그리고보청기착용시모음의과다한에너지가자음을인지를방해하는상향차폐 (upward spread of masking), 폐쇄효과 (occlusion effect) 로인한음질 (tonal quality) 저하등을고려해야하기때문이다 (Byrne & Dillon, 1986; Leijon et al., 1991). 현재까지보청기의이득또는 OSPL90을효과적으로산출하기위해보청기의사전처방법 (prescription hearing aid gain) 또는보청기적합공식 (HAFF, Hearing Aid Fitting Formula) 을만들어사용하고있다. 현재사용하고있는대부분의 HAFF는 HTL의 1/2 값을이득으로정하는 Lybarger(1944) 의 1/2 이득법 (a half gain rule) 을기본으로하여이를수정한후사용하고있는데기본원리는보청기의송화기에유입되는대화음레벨에 HTL의 119
120 AUDIOLOGY 청능재활 2011;7:119-123 1/2 값을더하면 SNHL의 MCL 부근에도달한다는것이다. 지금까지개발된 HAFF의특징을살펴보면이득을효과적으로산출하기위해서 HTL을기준으로하고있으며, 상향차폐로인한 WRS의저하및음질이나빠지는것을방지하기위해서저주파수대역의이득을줄이는것이일반적이다. 선형증폭기의 HAFF는 Berger, POGO (prescription of gain/output), Libby 1/3 또는 2/3, NAL (national acoustic laboratories) 그리고이를수정한 NAL-R, DSL (desired sensation level) 등이개발되어사용되었다. 비선형증폭기는보통크기의소리 (moderate sound) 외에작은소리 (soft sound) 및큰소리 (loud sound) 에대한이득을별도로산출한다. 비선형증폭기의 HAFF는난청인의 HTL을기준으로이득을산출하는 Fig. 6, NAL-NL1 또는 NAL-NL2, IHAFF (threshold version), 감각수준으로기준으로하는 DSL I/O, 음량증가 (loudness growth) 를기준으로하는 IHAFF, ScalAdapt (adaptive fitting hearing instruments by category loudness scaling), VIOLA (visual input/output locator algorithm) 등이대표적이며, 요즈음은보청기제조사에서자체적으로제작한 HAFF도보청기적합소프트웨어에내장하여사용하고있다 ( 이경원 & 김진숙, 2009). 하지만다양하게개발된 HAFF는보청기의이득처방을위한접근방법이서로달라서같은 HTL 이라하더라도각각의 HAFF는서로다른이득및최대출력을산출한다 (Byrne et al., 2001; 이경원 & 김진숙, 2009). 현재한국에서는대부분유럽, 호주, 미국등의영어권에서개발한보청기그리고 HAFF가내장된보청기적합소프트웨어 (hearing aid fitting software) 를수입하여난청인의보청기적합에사용하고있다. 그러나 Byrne et al.(1994), 이경원외 (2008a), 이경원외 (2008b), 이경원외 (2010), 김진숙 & 이경원 (2011) 등의보고에서도지적하였듯이각국의언어는평균대화음의강도, 어음의역동범위 (speech dynamic range) 와스펙트럼, 주파수중요기능 (frequency importance function) 등에있어서차이를나타내고있어서각국의언어에알맞은 HAFF의개발이필요함을시사하고있다. 본연구에서는건청 (NH, Normal Hearing) 인및 SNHL인의음량증가, 평균대화음레벨 (conversational speech level) 에해당하는장기평균어음스펙트럼 (LTASS, Long-Term Average Speech Spectrum) 을이용하여한국 SNHL인이착용하는보청기의이득을효과적으로산출하기위해한국형보청기적합공식 (HAG-K, Hearing Aid Gain for Korean) 의제작에대한한가지방법을제안하고자하였다. 본연구에서산출하는보청기의이득은 2-cc 커플러기준이며, 연령과보청기의형태에따른실이대커플러차, 상향차폐그리고폐쇄효과에의한 WRS와음질등에대해서는고려하지않았다. METHODS 본연구에서사용한음량증가의특성에서 NH는신은영외 (2008), SNHL은박유진 & 이경원 (2009) 의연구결과를사용하였다. 그리고평균대화음레벨에대한 LTASS는한국건청인 6명 ( 남 ; 3, 여 ; 3) 에게한국표준문장목록 ( 장현숙외, 2008), 뉴스, 드라마대본을보통의크기로읽게한다음 1/3 옥타브밴드로측정한예비실험데이터의결과를적용하였다. HAG-K 를산출하는방법은첫번째, HTL에따른 MCL, 불쾌수준 (UCL, Uncomfortable Level) 등 1-7까지의각음량단계 (LC, Loudness Categories) 의변화를 y=ax+b의형태의일차방정식으로도출하였다. 두번째, 평균대화음레벨을기준으로한 LTASS가 NH의역동범위내의어느위치에해당하는지를확인하였으며, 이때의값은단위가 db SPL이므로 TDH-39 헤드폰에해당하는단위인 db HL로환산하였다. 세번째, 건청인의 LTASS (LTASS NH) 가난청인의좁아진역동범위내의어느 LC에위치하는가를확인하며이를통하여감각신경성난청인의목표 LTASS (LTASS SN) 를구하였다. 마지막으로각각의 1/2 옥타브밴드주파수에서 LTASS SN 와 LTASS NH 의차이를구하여보청기의이득을구하였다. RESULTS AND DISCUSSIONS 1) HTL에따른각 LC의관계식산출우선 LC는 1-7단계로구분하며 1 LC는 HTL, 4 LC 는 MCL, 7 LC는 UCL로하였다. 유진 & 이경원 (2009) 의연구결과에서구한 LC 1, LC 4, LC 7의식은각각 [ 식 1] 에서 [ 식 3] 의일차방정식으로표현할수있다. LC 1 (HTL) : y 1 = a 1x + b 1 =0.30x + 75.7 --[ 식 1] LC 4 (MCL) : y 4 = a 4x + b 4 =0.69x + 38.7 - [ 식 2] LC 7 (UCL) : y 7 = a 7x + b 7 =0.95x +5.0 -- [ 식 3]
KW Lee & JS Kim : Suggestion of Hearing Aid Gain for Korean 121 Table 2. LTASS 의 db HL 변환값 (TDH-39 기준 ) 250 500 750 1,000 1,500 2,000 3,000 4,000 6,000 8,000 db SPL 66.2 67.4 62.7 63.8 61.1 57.3 53.3 50.9 49.0 47.0 db HL 40.5 55.8 54.7 56.8 54.8 48.5 43.6 41.8 32.2 33.5 그리고 [ 식 1] 에서 [ 식 3] 을이용하여 LC 1-7을표현하면 <Fig. 1> 과같다. 2) LTASS NH 와 CSL에따른 LC의위치확인 B&K 사의소음계 (sound level meter, 모델명 ; 2250 L 300) 를난청인의입과같은높이에서실제대화시의거리와비슷한 1 m 전방에위치하고, 한국표준문장목록 ( 장현숙외, 2008), 뉴스, 드라마대본을보통의크기로읽게한다음피검자의대화음레벨을 1/3 옥타브밴드로측정하여건청인의 LTASS를구하였다. 본연구에서의 LTASS는정상청력을가진 20대의한국성인남녀각 3 명에대한예비실험을통하여구하였으며, 이들의 LTASS NH 는 <Fig. 2> 와같다. Figure 1. HTL 에따른각 LC 의변화 그리고 <Fig. 1> 에서 LC 1-4, LC 4-7 사이의 LC가등간격을이루고있다는가정하에 LC 2와 3, LC 5와 6 의방정식을 [ 식 4] 를통하여구하였다. y c = [{a n(c-1)-a 1(c-n)}x + {b n(c-1)-b 1(c-n)}] ------------ [ 식 4] 여기에서 c 는해당 LC, n 은총 LC 의수이다. [ 식 4] 를통해서구한 LC 1-7 의방정식은 <Table 1> 에나타내었다. Table 1. HTL 에따른각 LC 의방정식 loudness categories (LC) equations of regression LC 7 y 7 = 0.30x + 75.7 LC 6 y 6 = 0.43x + 63.4 LC 5 y 5 = 0.56x + 51.0 LC 4 y 4 = 0.69x + 38.7 LC 3 y 3 = 0.77x + 29.7 LC 2 y 2 = 0.84x + 19.7 LC 1 y 1 = 0.92x + 9.8 *x = HTL Figure 2. 한국건청인 6명 ( 남 : 3명, 여 : 3명 ) 의 LTASS NH 의평균과표준편차 3) 난청인의목표 LTASS SN 산출 SNHL의목표 LTASS SN 를구하는방법은첫째, 한국건청인에게서구한 LTASS NH 의각주파수별수치 (db SPL) 를 TDH-39 헤드폰에해당하는단위인 db HL로환산하였다. <Fig. 2> 의각주파수별 LTASS NH 값을 TDH-39에해당하는단위인 db HL로환산한값은 <Table 2> 와같다. 둘째, 특정주파수에서 db HL로환산한수치가건청인의음량증가에서어느 LC에해당하는지를확인하였다. 셋째, 해당 LC를 <Fig. 1> 및 <Table 1> 의수식을이용하여난청인의 HTL에따라어느 LC에해당하는지를확인하여 SNHL의목표 LTASS SN 을구하였다. <Table 3> 은 <Table 2> 의변환값을이용하여 1/2 옥타브밴드주파수에서의 LTASS NH 의해당 LC 그리고 SNHL인의 HTL에따른목표 LTASS SN 을구하기위한방정식을나타낸것이다.
122 AUDIOLOGY 청능재활 2011;7:119-123 Table 3. 각주파수별 LTASS NH 의해당 LC 및 SNHL 인의목표 LTASS SN 의방정식 frequency (Hz) LTASS NH : 해당 LC 목표 LTASS SN 250 40.5 : 3.1 LC 3.1 = 0.76x + 30.3 500 55.8 : 4.4 LC 4.4 = 0.64x + 43.6 750 54.7 : 4.3 LC 4.3 = 0.65x + 42.4 1,000 56.8 : 4.5 LC 4.5 = 0.63x + 44.9 1,500 54.8 : 3.9 LC 3.9 = 0.70x + 37.7 2,000 48.5 : 3.5 LC 3.5 = 0.73x + 33.9 3,000 43.6 : 3.1 LC 3.1 = 0.76x + 30.0 4,000 41.8 : 2.9 LC 2.9 = 0.77x + 28.1 6,000 32.2 : 2.2 LC 2.2 = 0.83x + 21.4 8,000 33.5 : 2.3 LC 2.3 = 0.82x + 22.3 Table 4. HTL이 60 db HL의수평형인경우건청인의 LTASS NH 와감각신경성난청인의 LTASS SN 그리고한국난청인 (HAG-K), NAL-NL1 및 Fig. 6의각주파수별보청기의이득 (60 db SPL input) Frequency (Hz) 250 500 750 1,000 1,500 2,000 3,000 4,000 LTASS SN 75.9 82.0 81.4 82.7 79.7 77.7 75.6 74.3 LTASS NH 40.5 55.8 54.7 56.8 54.8 48.5 43.6 41.8 HAG-K* 35.4 26.2 26.7 25.9 24.9 29.2 32.0 32.5 NAL-NL1** 10.0 16.0 20.5 28.5 30.0 31.5 31.5 26.5 Fig. 6** 20.5 21.0 22.0 22.0 23.0 25.0 25.0 22.5 * : HAG-K=LTASS SN-LTASS NH ** : In-the-ear (ITC) 보청기기준 4) 보청기의이득의산출특정주파수 (f) 에대한보청기이득 Gain(f) 는 [ 식 5] 와같이 SNHL의목표 LTASS SN 에서건청인의 LTASS NH 를뺀값으로정할수있으며, <Fig. 3> 과같이표현할수있다. Gain(f) = LTASS SN - LTASS NH -------- [ 식 5] Figure 3. 보청기의이득 <Table 4> 는 HTL이전주파수에서 60 db HL인경우 [ 식 5] 를이용하여보청기의 2-cc 커플러이득 (HAG-K) 을구하여호주의 NAL 연구소에서개발한 NAL-NL1 소프트웨어 (version 1.40) 상에서산출한 NAL-NL1 그리고 Fig. 6 HAFF의이득과비교한것이다. NAL-NL1 과 Fig. 6의이득은 ITC형의보청기그리고 2-cc 커플러를기준으로산출하였다. <Table 4> 에서산출한한국난청인의 2-cc 커플러이득은 250 Hz에서 35.4 db로최대, 1,500 Hz에서 24.9 db로최소치를나타났다. 이를 NAL-NL1의 2-cc 커플러이득과비교해보면 750 Hz 이하의주파수에서는 HAG-K가, 1,000-4,000 Hz에서는 NAL-NL1이그리고 3,000 Hz 이상에서는 HAG-K의이득이높게나타났으며, 2,000 Hz와 3,000 Hz에서이득의차이는 1.7 db 이하로적게나타났다. Fig. 6와의비교에서는모든주파수에서 HAG-K의이득이높게나타났으며, 1,000-2,000 Hz의이득이차이가적게나타났다. 본연구의결과는한국난청인이선호하는 2-cc 커플러이득을 NAL-NL1 (version 0.9) 와비교한이경원외 (2008) 의연구에서는 3,000 Hz를제외한모든주파수에서의이득이 NAL-NL1 에비해서낮게나타나차이를나타냈다. 특히 NAL-NL1
KW Lee & JS Kim : Suggestion of Hearing Aid Gain for Korean 123 과의비교에서 250 Hz와 500 Hz의이득의차이가 25.4 db, 10.2 db의차이로비교적컸는데이는 HAG-K의경우는상향차폐또는폐쇄효과등을고려하지않았기때문인것으로생각한다. 그리고 von Hapsburg & Bahng(2006), 이경원외 (2008) 의 LTASS에서저주파수와고주파수의차이가발생함을미루어볼때 HAG-K에서 1,000 Hz 이하저주파수의이득은 NAL-NL1, Fig. 6에비해서더낮아질것으로예측할수있다. 본연구에서의 HAG-K는 2-cc 커플러이득을기준으로제안하였으며, 난청인의연령, 보청기의형태등에따른실이대커플러차, 상향차폐, 폐쇄효과등에의한음질등에대해서는고려하지않았다. 이외에도효과적인 HAG-K 를산출하기위해서는한국인의평균대화음레벨, 한국어단음절또는문장의주파수중요기능을포함한어음명료지수 (speech intelligibility index) 등의기초적인연구가더필요하다. 그리고음질, WRS 및문장인지도검사, 자가설문지평가 (self assessment) 등을통하여 2-cc 커플러이득을확인하는것또한중요하다. 그리고 HAG-K 는향후선형증폭기의최대출력을포함하여비선형증폭기의압축비율 (compression ratio) 및압축역치 (compression threshold) 그리고압축시간 (attack time) 및해제시간 (release time) 등에대해서도산출할수있도록추가적인연구가필요하다. CONCLUSIONS 본연구에서는한국난청인이착용하는보청기의이득을효과적으로산출하기방법을 2-cc 커플러를기준으로알아보았다. 그러나효과적인 HAG-K를산출하기위해서는임상을통하여연령, 보청기의형태등에따른실이대커플러차, 상향차폐또는폐쇄효과를줄이기위한음질등에대한분석이더이루어져야할것이다. 또한영어와차이를나타내는한국어의어음명료지수의적용과자가설문지평가등을통한보청기의만족도등의평가도고려해야할것이다. 적절한 HAG-K 의산출은보청기착용후의만족도를향상할수있으며청능재활의질과기간의단축에도긍정적인영향을줄수있을것으로생각한다. 중심단어 : 감각신경성난청, 보청기, 보청기적합공식, 이득, 한국 REFERENCES 1. 김진숙, 이경원. 한국단음절어의주파수중요기능에관한연구. 한국청각언어재활학회학술대회발표논문집. 2011:104-109. 2. 이경원, 김민정, 박정혜, 정해준, 천성미, 이수향, 서연학, 안우준. 한국어와중국어의장기평균어음스펙트럼비교. 한국청각언어재활학회학술대회발표논문집. 2010:150-152. 3. 이경원, 김진숙. 보청기적합공식과한국의연구고찰. 청능재활. 2009;5(1):6-12. 4. 이경원, 이재희, 이정학. 단측보청기착용시한국감각신경성난청성인의 2-cc 커플러이득과 NAL-NL1 의비교. 청능재활. 2008a;4:69-73. 5. 이경원, 이재희, 이정학. 한국어음을이용한다화자잡음의개발시안. 청능재활. 2008b;4:24-27. 6. 신은영, 김대영, 박한, 변혜민, 이성민, 윤지은, 이경원. 정상청력을가진한국성인의음량증가의특성. 청능재활. 2008;4:64-68. 7. 박유진, 이경원. 감각신경성난청성인의청력역치에따른음량증가의연구. 한국청각언어재활학회학술대회발표논문집. 2009;176-181. 8. 장현숙, 이정학, 이덕환, 이경원, 전아름, 정은조. 문장인지검사를위한한국표준문장표개발. 청능재활. 2008;4:161-177. 9. Byrne D, Dillon H. The National Acoustics Laboratories' (NAL) new procedure for selecting the gain and frequency response of a hearing aid. Ear Hear. 1986;7(4):257-265. 10. Byrne D, Dillon H, Ching T, Katsch R, Keidser G. NAL-NL1 procedure for fitting non-linear hearing aids: characteristics and comparisons with other procedures. J Am Acad Audiol. 2001;12(1):37-51. 11. Byrne D, Dillon H. Tran K, Arlinger S, Wilbraham K, Cox R, et al. An international comparison of long-term average speech spectra. J Acoust Soc Am. 1994;96(4):2108-2120. 12. Cox RM, Alexander GC, Taylar IM, Gray GA. The contour test of loudness perception. Ear Hear. 1997;18:388-400. 13. Elberling C. Loudness scaling revised. J Am Acad Audiol. 1999;10:248-260. 14. Leijon A, Lindkvist A, Ringdahl A, Israelsson, B. Sound quality and speech perception for prescribed hearing aid frequency response. Ear Hear. 1991;12(4):251-260. 15. Lybarger SF. (July 3, 1944). U.S Patent Application SN 543. 278. In: Dillon H. Hearing Aids. New York: Thieme;2001. pp.236. 16. Ricketts TA. Fitting hearing aids to individual loudness- perception measures. Ear Hear. 1996;17:124-132. 17. von Hapsburg D, Bahng J. Acceptance of background noise levels in bilingual (Korean-English) listeners. J Am Acad Audiol. 2006;17:649-658.