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AUDIOLOGY 청능재활 RESEARCH PAPER 2015;11(1):37-44 ISSN 1738-9399 Copyright c 2015 Korean Academy of Audiology 감각신경성난청의단음절및문장인지역치에필요한 신호대잡음비연구 A Study of Signal-to-Noise Ratios for Monosyllabic and Sentence Recognition Threshold in Sensorineural Hearing Loss 1 한림국제대학원대학교청각학과, 2 한림대학교분자의과학협동과정, 3 벨톤보청기서초센터, 4 연세이비인후과 강재훈 1,3 김자희 2 최민정 1,4 이경원 1 Jae Hoon Kang 1,3, Ja Hee Kim 2, Min Jung Choi 1,4 and Kyoung Won Lee 1 1 Department of Audiology, Hallym University of Graduate Studies, Seoul 2 Inter-disciplinary Program Molecular Medicine, Hallym University, Chuncheon, Korea 3 Beltone Hearing Aid Seocho Center, Seoul 4 Yonsei Otorhinolaryngology Clinic, Seoul, Korea ABSTRACT A major problem for most patients with hearing impairment is understanding speech in background noise. In the current study, we investigated to search of threshold of speech recognition at various signal-to-noise ratios (SNRs) using the monosyllabic words and sentences. Three listener groups consisting of 7 normal-hearing, 20 listeners with mild degree of sensorineural hearing loss, and 20 listeners with moderate degree of hearing loss (HL) were participated in this study. The subjects listen to the target monosyllables or sentences at eight conditions of SNRs (ranging from 12 to 9 db SNR). The SNR required for 50% word recognition was -2.13 db, -1.22 db and 0.55 db for normal-hearing, mild, and moderate HL listeners. The SNR for sentence recognition was -2.86 db, -2.31 db and 1.85 db for the same listener groups. The 50% recognitions for sentence were obtained at a significantly lower SNR than for monosyllabic word. Regardless of the stimulus type, SNR for speech recognition threshold by sensorineural hearing loss with moderate HL were significantly higher than normal and mild HL. The results can be useful for development of speech-in-noise recognition test and decision on efficient SNR in aural rehabilitation for hearing aid users. Key words : Sensorineural hearing loss, Mono-syllable word recognition threshold, Sentence recognition threshold, Multi-talker babble noise, Signal-to-noise ratio 논문접수일 : 2014 년 10 월 23 일논문수정일 : 2015 년 1 월 3 일게재확정일 : 2015 년 1 월 5 일교신저자 : 이경원, 서울시강남구대치동역삼로 427 한림국제대학원대학교청각학과 Tel: (02) 2051-4951, Fax: (02) 3453-6618 E-mail: leekw@hallym.ac.kr INTRODUCTION 달팽이관내유모세포의손상또는청신경계의노화에의해발생한감각신경성난청 (sensorineural hearing loss, SNHL) 인이배경소음하에서상대방 37

38 AUDIOLOGY 청능재활 2015;11(1):37-44 의말을이해하기위해서는대화음크기에대한보상, 언어에대한집중, 소음및잔향음의감소등의많은노력이필요하다. 특히소음하에서 SNHL 의어음이해능력은신호대잡음비 (signal-to-noise ratio, SNR) 가저하될수록감소한다 (Wagner & Brand, 2005; Sato et al., 2007). Wilson & McArdle(2005) 은, SNHL 로인해발생하는가장큰불만을소음하에서의어음청취를지적하였으며, Carhart & Tillman(1970) 의연구에서대부분의 SNHL 은건청인과비슷한의사소통능력을나타내기위해서 12 ~ 15 db 정도의높은 SNR 이필요하다고하였다. SNHL 이일상생활에서타인과의의사소통에어려움을느끼는이유는달팽이관을통해전달되는청각신호레벨의감소뿐만아니라시간및주파수해상도의감소그리고중추청각처리능력의장애등의왜곡요소때문이다 ( 공혜경외, 2013). 이와같은왜곡요소는기도및골도순음청력검사그리고소음하에서의어음청각검사를통하여평가할수있으며, 이러한평가결과는 SNHL 에대한상담, 증폭기의선택및청능재활계획의수립에효과적인도움을줄수가있다. 그러나임상적으로사용하는순음청력역치 (hearing threshold level, HTL) 와조용한환경에서의어음인지검사는난청인의종합적인어음인지능력을평가할때한계가있다 (Zekveld et al., 2007). 이에따라외국의경우는소음환경하에서시행할수있는다양한어음청각검사방법을개발하여사용하고있다. 그내용을살펴보면다화자잡음하에서문장인지도를구하는 speech perception in noise (SPIN) (Lewis et al., 2004; Schum & Matthews, 1992), connected speech test (CST) (Sherbecoe & Studebaker, 2002; 2003), speech in noise (SIN) (Cox et al., 2001; Killion et al., 2004) 그리고어음잡음하에서문장 50% 를인지하는문장인지역치 (sentence recognition threshold) 에필요한 SNR 을구하는 hearing in noise test (HINT) (Hallgren et al., 2006; Hanks & Johnson, 1998) 등을개발하여어음이해능력의평가는물론청능재활등에도활용하고있다. 한국의경우한국어다화자잡음을사용한 speech perception in noise for Korean (K-SPIN) (Han et al., 2003) 의연구가있었으며, 박철호외 (2008a, 2008b), 이성희외 (2009) 의연구에서는다화자잡음하에서이음절어의인지역치에필요한 SNR을구하여보고하였다. 그러나한국의경우실제임상에서는문장인지역치에필요한 SNR을구하기위해서한국어어음잡음에문장을혼합하여제시하는 HINT (Bio-logic 사 ) 장비를수입하여사용하고있다 (Moon et al., 2008). 최근한국에서는어음청각검사용단음절어, 이음절어및문장을학령전기, 학령기및일반용으로개발하여표준화하였으며 ( 한국산업표준, 2009), 표준화한어표는전국민적인보급및활용을위해노력중이다 ( 이정학외, 2010; Han et al., 2011). 그러나임상현장에서청력손실의정도, 형태, 종류등에따른어표의신뢰도및소음환경하에서의활용적인측면등에대한연구는계속진행중에있다. 따라서한국어를사용하는난청인의종합적인어음인지능력을효과적으로평가하기위해서는표준화한단음절어, 문장등어음인지역치에필요한 SNR 을알아보는것이필요하다. 이에본연구에서는다양한 SNR 하에서제시어음 50% 를인지할수있는단음절인지역치 (monosyllable recognition threshold) 와문장인지역치에필요한 SNR을건청군 (normal hearing), 경도난청군 (mild hearing loss) 및중도난청군 (moderate hearing loss) 을대상으로구하고자하였다. 또한 SNR 에따라단음절및문장인지도가어떠한형태로변화하는가를살펴보기위해기울기를구하였다. 본연구의결과를통하여한국어의소음하어음인지평가도구의개발에도움을주고, 난청인의청능재활등에활용하고자하였다. MATERIALS AND METHODS 1. 연구대상본연구에참여한대상자로건청군은 22 ~ 35세 ( 평균 : 29.3세, 표준편차 : 4.5세 ) 로 7명 ( 여 5명, 남 2명 ), 경도난청군은 15 ~ 66세 ( 평균 : 40.2 세, 표준

J kang et al. : Signal-to-Noise Ratios for Speech Recognition Threshold 39 편차 : 16.8세 ) 로 20명 ( 여성 11명, 남성 9명 ) 그리고중도난청군은 25 ~ 80세 ( 평균 : 51.2 세, 표준편차 : 16.8세 ) 로 20명 ( 여성 11명, 남성 9명 ) 이었다. 순음청력검사에서 125 ~ 8,000 Hz의모든옥타브밴드주파수의 HTL이 20 db HL 이하는건청군, 500, 1,000, 2,000 Hz의 HTL 평균이 21 ~ 40 db HL은경도난청군, 41 ~ 65 db HL은중도난청군으로분류하였다. 세군모두고막운동도검사에서 A형을나타내었으며, 기골도차 (air-bone gap) 는 10 db 이하였다. 그리고모든대상자는이경검사시중이질환, 이독성약물복용, 소음노출, 두부외상, 신경학적질환등의과거력은없었다. Figure 1은대상자세군의각주파수별 HTL의평균및표준편차를나타내었다. Figure 1. 건청군, 경도난청군, 중도난청군의순음기도청력의평균과표준편차 2. 연구재료및장비 순음청력검사와신호음의제시는 Madeson 사의 Voyager 522 와 297D-0001 헤드폰그리고 Interacoustic 사의 GSI 61과 TDH-39 헤드폰을이용하여두곳의방음실에서진행하였다. 고막운동도검사는두곳의방음실모두 Madesen electronics 사의 Zodiac 901 을사용하였다. 다화자잡음의녹음은 CSL(Computerized Speech Lab, Kay Pentax Co.) 과 Shure 사의송화기, 어음은한국산업표준일반용단음절 (KS-MWL -A)( 김진숙외, 2008; 한국산업표준, 2009) 과문장 (KS-MWL-A)( 장현숙외, 2008; 한국산업표준, 2009) 을사용하였다. 어음과다화자잡음의혼합그리고 SNR 의조절은 Adobe Audition (ver 3.0), 신호음의저장은노트북 (Samsung Co., Model; Sens G15) 을사용하였다. 3. 신호음제작다화자잡음은방음실에서 20대건청성인남녀 16 명 ( 남 8명, 여 8명, 평균나이 21.7세 ) 이한국표준일반용문장을시작하는목록을각각달리하여 2분동안읽게하여각각녹음하였다. 녹음시표본화주파수와비트는 44,100 Hz와 16 bit였으며, 녹음한개개인의데이터는 CSL에서진폭의크기를정규화 (normalize) 한다음 Adobe Audition 상에서합성하였다. 단음절및문장과다화자잡음의합성방법은다화자잡음의강도를일정하게유지하고어음의강도를변화시켰다. 사용한어음목록은단음절목록 4개, 문장목록 8개를모두사용하였다. SNR의조절은단음절의경우학습효과를최대한배제하기위하여목록 1은 -12 db와 0 db, 목록 2는 -9 db와 3 db, 목록 3은 -6 db와 6 db, 목록 4는 -3 db와 9 db 의 SNR로조절하였으며, 문장은목록 1에서 8을 -12 db에서 9 db SNR까지 3 db 간격으로조절하였다. 그리고조절한각각의어음목록맨앞에는청력검사기의 VU 미터에서확인했을때다화자잡음의평균적인강도와일치하도록조절한 1,000 Hz의보정음을삽입하였다. 4. 연구절차보정음을이용하여청력검사기와노트북을연결한다음, 어음인지역치레벨에 30 db를더한강도또는피검자가제시한어음을편안하게느끼는강도에서헤드폰을통하여신호음을제시하였다. 다화자잡음과

40 AUDIOLOGY 청능재활 2015;11(1):37-44 혼합한어음은검사순서에대한영향을배제하기위해 SNR에따라무작위로피검자에게들려준후따라말하도록하여검사자 1인이정답과오답을판정하였다. 그리고문장인지도의경우는문장내의목표단어를기준으로인지도를계산하였다. 그리고단음절인지역치와문장인지역치에필요한 SNR은 SNR에따른단음절및문장의인지도를구하고이를심리음향함수곡선 (psychometric function curve) 으로나타낸후 50% 를인지하는지점과기울기를산출하였다. 신호음을제시하는귀는청력이다를경우좋은쪽, 같을경우는오른쪽에제시하였으며, 검사시간은휴식시간을포함하여총 80분정도소요되었다. 5. 결과의분석어음인지역치에필요한 SNR과기울기에대해서대상군그리고어음의유형에따라차이가있는지를반복측정이원분산분석 (two-way ANOVA with repeated measures) 을통하여알아보았으며, 사후분석은 Tukey 를실시하여.05 이하의 p 값을통계적으 로유의한것으로판정하였다. 사용한통계프로그램은 Windows 용 SPSS (ver.12.0, IBM Co.) 이었다. RESULTS 1. SNR에따른인지점수 SNR에따른난청군별단음절및문장의인지점수는 Figure 2와 3에나타내었다. 단음절의경우는건청군과경도난청군은 -9 db SNR에서어음을인지하기시작하여 +6 db SNR에서포화상태에이르는그래프를보인반면에, 중도난청군은 6 db SNR 에서어음을인지하기시작하였으며 +9 db SNR 근처에서포화점이나타나기시작하였다. 문장의경우, 모든대상자군에서 -9 db SNR 전후에서어음을인지하기시작하였으며 +3 db SNR에서포화점이나타나기시작하였다. 또한단음절보다는문장에서개인간표준편차가더크게나타났다. Figure 2. 건청군, 경도난청군, 중도난청군의 SNR (db) 에따른피검자개인별단음절인지점수

J kang et al. : Signal-to-Noise Ratios for Speech Recognition Threshold 41 Figure 3. 건청군, 경도난청군, 중도난청군의 SNR (db) 에따른피검자개인별문장인지점수 2. 어음인지역치에필요한 SNR 어음인지역치에필요한 SNR은어음유형 [F(1, 44) =44.001, p <.001] 과대상자그룹간 [F(2, 44)=18. 748, p <.001] 에유의미한차이가있었다. Figure 4에서단음절인지역치에필요한 SNR의평균은건청군이 2.13 db( 표준편차 :.79), 경도난청군이 1.22 db( 표준편차 : 0.47), 중도난청군이 0.55 db( 표준편차 : 1.77) 로나타났으며, 건청군과중도난청군그리고경도난청군과중도난청군간에유의미한차이가나타났다 (p <.05). 문장인지역치에필요한 SNR의평균은건청군이 2.86 db( 표준편차 :.62), 경도난청군이 2.31 db( 표준편차 :.77), 중도난청군이 1.85 db( 표준편차 :.67) 로나타났으며건청군과난청군간에만유의미한차이가나타났다 (p <.05). 또한난청군과어음의유형간에는상호작용이나타났는데 [F(2, 44)=6.963, p <.001] 난청의정도가심해질수록문장인지역치에비해단음절인지역치에필요한 SNR은급격히상승하였다. Figure 4. 단음절및문장인지역치에필요한 SNR (db) Figure 5. SNR 에따른단음절및문장인지도에서 50% 의점수를나타내는지점에서심리음향함수곡선 (psychometric function curve) 의기울기 (%/db)

42 AUDIOLOGY 청능재활 2015;11(1):37-44 DISCUSSIONS 본연구에서건청군, 경도난청군및중도난청군의어음인지역치에필요한 SNR은단음절이각각 -2.13 db, -1.22 db,.55 db, 문장은각각 -2.86 db, -2.31 db, -1.85 db로나타나어음의유형그리고난청군간에모두유의미한차이가나타났다 (p <.001). 한국어의어음인지역치에필요한 SNR을살펴본연구에서박철호외 (2008a) 는다화자잡음하에서연령대별이음절어인지역치에필요한 SNR을구하였는데건청인에게필요한 SNR 은 -13.9 db이었으며, 박철호외 (2008b) 의연구에서는같은방법으로연령및난청의정도별로 SNR 을알아보았는데건청인은 -13.4 ~ -11.5 db, 난청인은 -11.5 ~ -8.7 db로나타나본연구와차이를보였다. 그이유는어음인지역치에사용하는이음절어는친숙도와예측도가높은단어이며, 인지도를구하기전에미리단어를숙지시켜선행연구의 SNR 이낮게나타난것으로생각할수있다. 그러나 HINT 를보고한 Soli & Wong(2008) 의연구에서는다화자잡음을정면에서제시했을때건청인의단음절인지역치에필요한 SNR은북미에서사용하는영어문장이 -2.6 db, 한국어가 -3.3 db로보고하여본연구와비슷한수치를나타냈다. 건청군, 경도난청군및중도난청군의 SNR에따른인지도를심리음향함수곡선으로나타냈을때 50% 를인지하는지점의기울기는단어가.54,.51,.55 %/db, 문장이.53,.51,.51 %/db로나타나 Soli & Wong(2008) 의연구에서보고한영어의 10.6 %/db, 한국어의 9.9 %/db 의기울기와차이를나타냈다. 그러나 Wilson et al.(2007) 은단어와 BN을혼합하여헤드폰을통하여제시했을때건청인의기울기는 8.4 db %/db, 난청인의기울기는 5.3 %/db로보고하여난청인의경우는본연구와비슷하게나타났다. 본연구의기울기가 Soli & Wong(2008) 의연구와차이를나타낸이유로는우선잡음의강도를쾌적레벨에서제시한것을생각할수있으며, 또다른이유로이경원 & 김진숙 (2012) 에서한국단음절어는 800 ~ 1250 Hz가단어인지도에중요한영향을준다고보고 하였듯이 SNR에따른모음의청취여부가영향을준것으로생각한다. 그리고 Wilson et al.(2007) 의보고에서난청인의기울기는본연구와비슷한수치를나타냈는데이는본연구와신호음을비슷한방법으로제작하였으며, 박철호외 (2008b), 이성희외 (2009) 에서보고하였듯이난청인의어음인지도는건청인에비해서잡음에더많은영향을받았기때문이라할수있다. 본연구에서난청군과어음의종류간에상호작용이나타났는데 (p <.001) 난청의정도가심해질수록문장인지역치에비해단음절인지역치에필요한 SNR 은급격히상승하였다. 그이유는문장의경우문맥에서목표단어를추측할수있으나단음절어는청취가가능해야답을할수있기때문이다. 그리고참여한대상자중경도난청군과중도난청군의나이는 15 ~ 66세 ( 표준편차 : 17.9) 와 25 ~ 80세 ( 표준편차 : 17.0) 이었다. 이중에서 65세이상노인은경도난청군 1명, 중도난청군 5명이포함되었다. 이는같은 SNR에서연령이증가할수록단어또는문장의인지도가저하될수있다는연구결과 (Carter & Wilson, 2001; Coughlin et al., 1998; Versfeld & Dreschler, 2002) 로볼때본연구의결과에영향을줄수있었다고생각한다. 본연구의한계점으로는 HINT 등과같이청력손실의정도와관계없이 65 dba의일정한잡음의강도하에서실시한것이아니라보청기착용으로인한잡음의증폭을고려하여다화자잡음의강도를난청인의쾌적레벨로제시한것이다. 그러나상기의한계점에도불구하고본연구의데이터는소음하어음인지의평가에대한기틀을마련했다는점에서그의의를찾을수있다. CONCLUSIONS 본연구에서는다화자잡음의강도를피검자의쾌적레벨로일정하게유지하고단음절어와문장의강도를변화시켜 SNR을 -12 db ~ 9 db까지 3 db 간격

J kang et al. : Signal-to-Noise Ratios for Speech Recognition Threshold 43 으로조절한다음 20세이상의대상자에게제시하여단음절인지역치및문장인지역치에필요한 SNR을알아보았다. 결과를요약하면건청군, 경도난청군및중도난청군의어음인지역치에필요한 SNR의평균은단음절이 -2.13 db, -1.22 db,.55 db, 문장이 -2.86 db, -2.31 db, -1.85 db로나타났다. 그리고 50% 를인지하는지점에서의기울기는단어가.54,.51,.55 %/db, 문장이.53,.51,.51 %/db 로나타났다. 본연구의결과는향후한국난청인의소음하어음검사도구의제작그리고난청인또는증폭기착용인에대한청능훈련시 SNR 을효과적으로결정하는데있어서기초적인자료로활용할수있을것으로생각한다. 중심단어 : 감각신경성난청, 단음절인지역치, 문장인지역치, 다화자잡음, 신호대잡음비 REFERENCES 공혜경, 주연미, & 이경원. (2013). 어음잡음하에서자모음비에따른감각신경성난청인의무의미음절인지도. 청능재활, 9(1). 33-39. 김진숙, 임덕환, 홍하나, 신현욱, 이기도, 홍빛나외. (2008). 한국표준일반용단음절어표개발. 청능재활, 4(2), 126-140. 박철호, 이성희, 심현준, 이승주, 윤상원, & 이경원. (2008a). 다화자잡음을이용한소음환경하에서의어음청각검사에대한연구. 대한청각학회, 12(1), 10-15. 박철호, 이성희, 심현준, 이승주, 윤상원, & 이경원. (2008b). 정상인과난청인에서다화자잡음을이용한소음환경하에서의 50% 인지신호대잡음비의비교. 대한이비인후과학회, 51(10), 866-871. 이경원 & 김진숙. (2012). 한국단음절어의주파수중요기능연구. 청능재활, 8(1), 24-33. 이성희, 심현준, 윤상원, & 이경원. (2009). 배경소음의유형이정상인의어음인지력에미치는영향. 대한이비인후과학회, 52(4), 307-311. 이정학, 조수진, 김진숙, 임덕환, 이경원, & 김형종. (2010). 어음청각검사 (KSA). 서울 : 학지사. 장현숙, 이정학, 임덕환, 이경원, 전아름, & 정은조. (2008). 문장인지검사를위한한국표준문장표개발. 청능재활, 4(2), 161-177. 한국산업표준. (2009). KS I ISO 8253-3. 음향학-청력검사방법- 제3 부 : 어음청각검사. 지식경제부기술표준원. Carhart, R. & Tillman, T. W. (1970). Interaction of competing speech signals with hearing losses. Archives of Otolaryngology, 91(3), 273-279. Carter, A. S. & Wilson, R. H. (2001). Lexical effects on dichotic word recognition in young and elderly listeners. Journal of the American Academy of Audiology, 12(2), 86-100. Coughlin, M., Kewley-Port, D., & Humes, L. E. (1998). The relation between identification and discrimination of vowels in young and elderly listeners. The Journal of the Acoustical Society of America, 104(6), 3597-3607. Cox, R. M., Gray, G. A., & Alexander, G. C. (2001). Evaluation of a revised speech in noise (SIN) test. Journal of the American Academy of Audiology, 12(8), 423-432. Hallegren, M., Larsby, B., & Arlinger, S. (2006). A Swedish version of the hearing in noise test (HINT) for a measurement of speech recognition. International Journal of Audiology, 45, 227-237. Han, H., Lee, J., Cho, S., Kim, J., Lee, K., & Choi, W. D. (2011). Reference sound pressure level for Korean speech audiometry. International Journal of Audiology, 50(1), 59-62. Han, W., Kim, J., Lee, J., & Kim, H. (2003). Effects of age on speech perception ability in everyday life. Korean Journal of Audiology, 7(1), 63-69. Hanks, W. D. & Johnson, G. D. (1998). HINT list equivalency using older listeners. Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 41(6), 1335-1340.

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