Address for correspondence : Jae-Ryong Kim, MD, Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Busan Paik Hospital, Inje University College of Medicine, 633-165 Gaegeum-dong, Busanjin-gu, Busan 614-735, Korea
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서     론

   인공와우이식은 일반적으로 고도 이상의 난청인 환자에서 시행되며, 따라서 청신경의 생존율은 술 후 결과에 중요한 요소가 될 수 있다.^1,2) 인공와우이식이 처음 소개된 이후로 많은 연구자들은 청신경의 생존율을 예측할 수 있는 전기 생리학적/심리 음향학적 방법들을 찾으려고 노력해 왔다.^3,4,5) 동물 실험에서는 전기 생리학적 방법들이 청신경의 생존과 관련이 있다고 보고되고 있으며,^3,5) 청각역치, 가청범위(dynamic range)와 같은 심리음향학적 방법들도 청신경의 상태와 관련이 있다고 보고되고 있다.⁴⁾ 동물실험에서의 이러한 결과에도 불구하고, 인공와우이식 환자에서의 전기 자극 복합 활동 전위(electrically evoked compound action potential, ECAP)나 전기 자극 청성 뇌간 반응(electrically evoked auditory brainstem response, EABR)과 같은 전기 생리학적 방법들은 말소리 지각력과의 관련성을 보여 주지 못하고 있다.^6,7,8)
   최근에 사용되는 Nucelus CI24RE는 이전의 기계들에 비해 잡음을 적게 하여 소음대잡음비(signal to noise ratio)를 높인 신경반응 원격 측정법(neural response telemetry, NRT)인 Custom Sound EP software(Cochlear Corporation, Lane Cove, Australia)를 사용하고 있다.⁹⁾ 이는 ECAP의 파형이나 역치 또는 자극강도-진폭 곡선(intensity-amplitude function), 즉 성장곡선(growth function) 등에 영향을 미칠 수 있을 것으로 생각된다. 또한, 동물실험에서 시행한 전기 생리학적 검사에서는 각각의 전극을 사용하여 그 부위의 청신경 생존율과 비교하였기 때문에 의미있는 상관관계를 보였다. 하지만 다채널 인공와우이식 환자를 대상으로 한 과거의 연구들은 전체 전극에 대해 ECAP이나 EABR의 성장곡선 기울기를 평균하여 말소리 지각력과 비교하였는데, 이는 각 전극별 차이를 볼 수 없어 상관관계가 떨어진다고 생각된다. 
   본 연구에서는 최근에 사용되는 Nucleus CI24RE 인공와우이식 환자에서 ECAP의 성장곡선 기울기를 검사하여 말소리 지각력과의 관계를 보고자 하였고, 전극을 세분화하여 말소리 지각력과의 관계도 알아보고자 하였다. 

대상 및 방법

대  상
   2003년에서 2006년 사이에 University of Iowa Hospitals and Clinics에서 Nucleus CI24RE 인공와우이식을 시행한 21명(24귀)의 언어습득 후 전농인 성인 환자(남자 9명, 여자 12명)를 대상으로 하였다. 대상자 모두 6개월 이상 인공와우를 사용하였고 수술 시 연령은 55~71세(평균 연령 64.7세)였다. 이 중 3명의 환자는 양측 인공와우를 사용하였다. 양측 인공와우 사용자의 경우 ECAP과 말소리 지각력을 각각 검사하여 총 24귀가 대상이었다. 대상자들은 다른 신경학적 질환의 병력이 없었고 수술 시 22개 전극 모두 삽입되었다.

검사방법
   ECAP의 반응을 검사하기 위해 임피던스 검사를 시행하여 각 전극의 이상 여부를 파악하고 정상인 전극에서 검사하였다. ECAP 성장곡선은 Coustom sound EP software 를 이용하였고 ECAP은 자극 잡음을 줄이기 위한 방법으로 forward masking과 subtraction 방법을 이용하여 기록하였다.^10,11,12)
   ECAP 성장곡선을 기록하기 위한 자극은 단극 자극형(monopolar stimulation)의 방법으로 25 μs biphasic pulse를 사용하였고 자극 속도는 80 Hz로 하였으며 masker와 probe 사이의 시간은 500 μsec로 고정하였다. ECAP의 기록은 3, 5, 7, 10, 13, 15, 17, 20을 활성 전극으로 사용하였고, 모든 전극에서 첨부 방향으로 2를 더한 전극을 기록 전극으로 사용하였다.
   ECAP의 파형은 Abbas 등¹⁰⁾에서 제시한 protocol에 따라 각 대상자에서 recording parameter를 바꿔가며 파형을 최적화하였다. ECAP의 성장곡선은 상대적으로 높은 강도의 masker를 고정시키고 probe를 변환하여 반응이 나오지 않을 때까지 기록하였다. ECAP의 성장곡선이 그려지면 ECAP의 진폭은 MATLAB, V.6.1(MathWorks, Natick, MA, USA)을 이용하여 offline으로 구하였다. Standard peak picking techniques를 이용하여 ECAP의 N1과 P1의 차이를 진폭으로 결정하고, ECAP 역치는 저자의 visual inspection으로 파형을 결정 후 5 μV 이상의 파형에서 가장 작은 probe 강도로 결정하였다. 
   말소리 지각력 검사는 Consonant-Nucleus-Consonant(CNC) Monosyllabic Word Test¹³⁾를 사용하였다. 이 검사는 대상자에서 1미터 거리에서 스피커를 통해 70 dB SPL의 말소리 자극이 주어지고, 결과는 주어진 단어에 대해 환자가 맞춘 단어를 백분율로 계산하여 기록되었다.
   총 8개의 각 전극별 ECAP 성장곡선 기울기의 평균은 말소리 지각력과 비교하여 분석하였고, 추가로 전극을 첨부, 중간부, 기저부로 나누어 각 부위별로 ECAP 성장곡선 기울기와 말소리 지각력을 비교하였다. 첨부는 전극 17, 20번, 중간부는 전극 10, 13, 15번, 그리고 기저부는 전극 3, 5, 7번으로 하였다. 

분석방법
   Custom Sound EP software를 통해 ECAP의 성장곡선을 기록하고 선형회귀분석(linear regression analysis)을 적용하여 기울기(μV/CL)를 계산하였고, 각각의 대상자에서 구한 성장곡선 기울기의 결과와 말소리 지각력과의 상관관계는 Pearson 상관계수 방법으로 분석하였다. 유의수준은 0.05 미만을 의미 있는 것으로 해석하였다. 

결     과

   21명(24귀)의 모든 CI24RE 인공와우이식 환자에서 ECAP 성장곡선을 기록할 수 있었고, Fig. 1은 Custom Sound EP를 통해 구해진 대표적인 반응을 보여준다.
   본 연구의 첫 번째 목적인 CI24RE 인공와우이식 환자에서 ECAP 성장곡선 기울기와 말소리 지각력과의 관계를 보기 위해 각 대상자에서 8개의 전극에서 측정한 성장곡선 기울기를 평균해서 말소리 지각력의 점수와 비교하였다. CI24RE 인공와우이식 환자에서 성장곡선의 기울기는 말소리 지각력과 통계학적으로 유의한 관련성을 보였다(r=0.47, p<0.05)(Fig. 2).
   본 연구의 두 번째 목적인 부위별 ECAP 성장곡선 기울기와 말소리 지각력과의 관계를 알기 위해 첨부, 중간부, 기저부의 전극들과 말소리 지각력을 각각 비교한 결과 첨부는 r=0.14(p>0.05), 중간부는 r=0.47(p<0.05), 그리고 기저부는 r=0.5(p<0.01)인 것으로 나와 기저부가 가장 말소리 지각력과 관련 있는 것으로 나왔다(Fig. 3).

고     찰

   본 연구에서는 Nucleus CI24RE를 이식한 환자를 대상으로 ECAP 성장곡선과 말소리 지각력과의 상관관계를 연구하여 인공와우이식 후 예후를 예측할 수 있는 방법을 연구해 보고자 하였다.
   인공와우이식 후의 결과는 술 전 농의 기간과 상관관계가 있다고 알려져 있기 때문에 청신경의 생존율이 중요한 요소로 작용할 수 있다.^1,2,14) 하지만 동물실험에서 보여준 전기생리학적 검사와 청신경 생존율과의 유의한 상관관계에도 불구하고,^3,15,16) 현재까지 인공와우이식 환자에서 NRT를 통한 ECAP 역치나 성장곡선과 같은 전기생리학적 방법들에서는 말소리 지각력과의 유의한 상관관계를 보여주지 못했다.^6,7,8)
   저자들은 최근에 사용되는 Nucleus CI24RE에서는 다른 NRT system을 사용한다는 것을 착안하여 다시 검사해 보고자 하였다. Nucleus CI24RE에서 쓰이는 Custom Sound EP는 이전의 Nucleus CI24M이나 CI24R에서 쓰인 NRT와는 달리 잡음(noise floor)을 낮추었다. 과거의 기계는 ECAP 역치를 20 μV 이상에서 측정하였으나 Nucleus CI24RE에서는 5 μV 이상에서 측정할 수 있다. 따라서 저자들은 CI24RE의 Custom Sound EP의 낮은 잡음으로 인해 전반적인 기록방법에서 향상된 기능을 갖게 됨으로 인해 더 정확한 측정을 할 수 있을 것으로 가정하였다. 저자들의 가설대로 본 연구에서는 ECAP 성장곡선의 기울기는 말소리 지각력과 상관관계가 있음을 보여준다(Fig. 2). 이는 이전의 Brown 등⁸⁾의 결과와는 다른 결과를 보여준다. 이러한 결과의 원인은 Custom Sound EP amplifier가 신호대잡음비를 향상시켜 더 낮은 자극강도에도 파형을 얻을 수 있도록 하는 것이 주 원인으로 생각된다. 하지만 이외에도 다른 요소가 있을 수 있는데, Nucelus CI24M의 경우 straight array를 사용하여 전극들이 상대적으로 와우 내 외벽근처에 위치하는 반면 Nucleus CI24RE는 coutour array를 사용하여 modiolar hugging하도록 함으로써 와우 내 내벽에 위치하여 청신경에 좀 더 가까워지는 결과를 가지게 된다.^17,18) 여기에 더해 Nucleus CI24RCS와는 달리 advance off stylet technique으로 청신경의 손상을 막아 청신경을 더 잘 보존시키는 효과가 있다.^19,20) Gordin 등²⁰⁾은 CI24RE에서의 ECAP 역치가 CI24M이나 CI24RCS보다 유의하게 낮다고 보고하였다. 이는 전극의 위치가 자극되는 신경에 더 가까워지고 청신경이 더 잘 보존되었다는 것을 의미할 수 있다. 향상된 신호대잡음비를 가진 amplifier로 인해 ECAP은 성장곡선의 기울기를 더 정확하게 평가할 수 있게 되었고, 더 낮은 자극강도에서의 측정은 전극 근처의 청신경을 더 정확하게 평가할 수 있도록 하여 청신경 생존율을 더 정확하게 평가할 수 있도록 하는 것으로 사료된다. 
   또한 각 전극마다 청신경 생존율이 다르고 말소리 지각력에 미치는 영향이 다를 수 있다. 따라서 본 연구에서는 전극을 부위별로 나누어 말소리 지각력과의 차이를 보고자 하였다. 
   일반적으로 speech power는 저주파수대에서, speech intelligibility는 고주파수대에서 영향을 받는다고 알려져 있다.²¹⁾ 따라서 저자들은 고주파수대의 영역을 담당하는 기저부 전극들이 말소리 지각력과 좀 더 상관관계가 있을 것으로 가정하였다. 전체 전극을 사용하여 검사를 하는 경우 부위별 청신경 생존율이나 와우 내 부위별 말소리 지각력에 영향을 미치는 정도에 따라 상관관계를 낮추는 효과를 가져올 수 있다. 따라서 부위별로 검사하여 비교하는 것이 좀 더 좋은 상관관계를 볼 수 있을 것으로 생각하였다.
   본 연구의 결과는 Fig. 3에서 볼 수 있듯이 첨부에서의 전극들은 말소리 지각력과 상관관계를 볼 수 없었고, 중간부와 특히 기저부에서는 말소리 지각력과 통계학적으로 유의한 상관관계가 있었다. 하지만 본 연구에서의 상관성은 중등도 관계를 보여준다. 이러한 이유는 말소리 지각력이 청신경 생존율과 같은 말초 청각신경계 외에 중추신경계의 가소성의 변화에 의해서도 영향을 받을 수 있으며 개인별 인지기능에 의해서도 영향을 받을 수 있기 때문이라고 생각되며, 이에 대한 연구도 더 필요할 것으로 사료된다.²²⁾
   현재까지 인공와우이식에서 전기생리학적 방법들은 인공와우의 조율과정(mapping)과 인공와우 기계의 고장의 진단 등에 도움이 된다고 보고되어져 왔다.^23,24,25,26) 이와 더불어, 본 연구의 결과는 ECAP 성장곡선이 인공와우이식의 결과를 예측할 수 있는 검사를 개발하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 하지만 이번 연구에서 더 나아가 주파수 영역이 다른 자음과 모음을 분리하여 전극별로 ECAP 성장곡선과 비교하면 각 전극별 특성을 더 잘 볼 수 있을 것으로 기대하며, ECAP을 이용한 temporal processing, channel interaction 등과 같은 다른 방법에서도 CI24RE에서 검사하여 재평가할 필요가 있다고 사료된다.

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