KR101207697B1 - 뇌파를 이용한 이명 유무 검사 장치 및 이를 이용한 이명 유무 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피검자의 협조를 바탕으로 하는 주관적인 방법이 아닌 피검자의 뇌파를 이용하여 이명의 유무를 보다 객관적으로 증명할 수 있는 뇌파를 이용한 이명 유무 검사 장치 및 이를 이용한 이명 유무 검사 방법에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 자극음(stimulus)을 생성할 수 있는 자극음 생성부; 및 상기 자극음에 따른 피검자의 청성 유발 반응(auditory evoked potential, AEP) 뇌파를 획득하고 획득된 뇌파에서 상기 뇌파의 특정한 진폭을 측정하는 AEP 획득 및 진폭 측정부;를 포함하는 제어부를 포함하며, 상기 자극음은, 연속음(continuous noise)과 펄스음(pulse noise)을 포함하는 제1 자극음; 및 무음간격(silent gap)이 있는 연속음과 펄스음을 포함하는 제2 자극음; 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

Description

뇌파를 이용한 이명 유무 검사 장치 및 이를 이용한 이명 유무 검사 방법{An objective tinnitus testing device using evoked response potential and the method to detect tinnitus objectively using this device}

본 발명은 뇌파를 이용한 이명 유무 검사 장치 및 이를 이용한 이명 유무 확인을 위한 검사 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 피검자의 협조를 바탕으로 하는 주관적인 방법이 아닌 피검자의 뇌파를 측정하여 이명의 유무를 보다 객관적으로 증명할 수 있는 검사 장치 및 이를 이용한 이명 유무 검사 방법에 관한 것이다.

이명(tinnitus) 이란 귀에서 들리는 소음에 대한 주관적 느낌을 말한다. 즉, 외부로부터의 청각적인 자극이 없는 상황에서 소리가 들린다고 느끼는 상태이다. 완전히 방음된 조용한 방에서는 일반적인 사람의 약 95%가 20dB(데시빌) 이하의 이명을 느끼지만 이는 임상적으로 이명이라고 하지 않으며, 자신을 괴롭히는 정도의 잡음 또는 소음이 느껴질 때를 이명이라고 한다.

구체적으로 이러한 이명은 크게 두 가지로 분류할 수 있는데, 첫째는 본인만 듣거나 인식하는 자각이명이며, 둘째는 사람의 신체 내에서 발생하는 신체 소리로서 다른 사람도 들을 수 있는 타각이명이다. 자각이명이 이명의 대부분을 차지하고 있으며 자각이명의 원인 질환으로는 돌발성난청, 메니에르병, 소음성난청, 머리외상, 노인성난청, 이독성약물, 청신경종양, 중이염 등이 있고 특별한 질환이 없이도 과로나 스트레스 후에 이명이 발생하는 경우도 흔히 있다.

이러한 이명에 따른 증상으로서 심한 수면장애까지 발생하는 중등도 이상의 이명이 약 8%, 일상생활을 하기 어려울 정도로 극심한 지장을 주는 이명도 약 1%에 이르는 것으로 나타난다. 이명을 호소하는 환자들은 귀 또는 머리에서 '웅~, 쏴~'등의 다양한 소리가 나고 심할 경우 일상생활에까지 지장을 받게 된다. 현대 사회에서 소음 노출의 빈도가 증가하면서 이명 환자가 점점 증가하는 추세임에도 불구하고 아직까지 이명은 치료가 어려운 난치병으로 인식되고 있다. 이러한 이유로 인하여 이명의 정확한 진단과 치료에 대한 요구가 고조되고 있다.

이에, 이명의 존재 여부를 객관적으로 증명 또는 확인할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.

한편, 터너 등(Turner et al.)은 별도의 훈련 기간 없이 동물에서 즉각적으로 이명의 여부를 확인할 수 있는 방법을 제시하였는데, 이를 gap pre-pulse inhibition of acoustic startle(GPIAS)라고 명명하였다. 이는 특정한 순서로 소리 자극을 주었을 때 이명의 존재 여부에 따라 동물에서 나타나는 놀람 반사(startle reflex)가 서로 다르다는 점을 이용하는 방법이다.

도 1을 참조하여, 터너 등이 제안한 GPIAS를 설명하면 다음과 같다.

도 1의 (a)는 동물에서 무음간격이 없는 소리 자극시 나타나는 놀람 반사를 측정한 그래프이며, 도 1의 (b)는 동물에서 무음간격이 있는 소리 자극시 나타나는 놀람 반사를 측정한 그래프이다.

이러한 도 1를 살펴보면, 간격이 없는 연속음(continuous noise)을 주는 경우에는 펄스음(pulse noise)에 대하여 놀람 반사가 매우 크게 측정되는 반면에, 간격이 있는 연속음을 주는 경우에는 간격 이후에 존재하는 펄스음에 대하여 신경계가 준비를 하게 되어 놀람 반사가 작게 측정되는 것을 알 수 있다. (여기서, 연속음은 약 60dB 정도의 크기이며, 펄스음은 약 115dB 정도의 크기를 20ms 정도 주었으며, 무음간격은 약 50ms 동안 유지하였고, 놀람 반사를 측정하는 원리는 압전변환기를 이용하였다.)

상술된 원리를 이용한 GPIAS는 압전변환기(piezoelectric transducer, 압력에 의하여 전위차를 일으키는 압전 현상을 이용하여 가해진 압력을 전기 에너지로 변환시켜 주는 장치)에 의해 동물의 움직임을 정량적으로 측정하는 장비를 이용한다. 이때, 동물이 움직일 수 없도록 몸을 고정하게 되며 동물의 놀람 반사에 의한 물리적인 움직임만을 측정하도록 압전 센서가 이용된다.

측정 방법을 살펴보면, 처음에는 60 dB?SPL(Sound Prossure level)크기의 연속음을 주게 되며 약 50ms의 무음간격(silent gap)을 주고 나서 순간적으로 약 20ms의 펄스음을 약 115dB로 주게 된다.

이러한 측정 방법에 대한 결과로서, 만약 동물이 이명을 가지고 있다면 무음간격이 이명에 의해 채워지게 되므로 동물은 무음간격이 있다는 것을 인지하지 못하게 되어 놀람 반사가 크게 측정되며(도 1의 (a)와 유사한 결과), 반면에 동물에게 이명이 없다면 미리 무음간격이 있다는 것을 인지하게 되므로 상대적으로 놀람 반사가 작게 측정되게 된다(도 1의 (b)와 유사한 결과).

상기와 같은 GPIAS를 이용하여 동물에서 이명의 존재 여부를 효과적으로 측정할 수 있는 연구 결과는 2006년 이후 점점 증가하고 있으며, 현재 GPIAS는 연구자들 사이에서 동물의 이명의 존재 여부를 측정하기 위해 비교적 많이 사용하는 방법으로 공지된 실정이다.

그러나 아직까지 이상에서 기술된 원리를 사람에 맞게 검사 방법으로 적용한 발명은 보고된 바가 없다. 사람에서 기존에 사용 중인 이명 검사(tinnitogram)는 주관적인 검사 방법으로서 이명 유무에 대한 진단이 비교적 쉽고 간단하다는 장점이 있다. 그러나 자극음에 대한 피검자의 협조에 의존한 주관적인 검사법이기 때문에 검사 절차에 관한 이해가 부족한 고령 노인이나 영유아에서의 검사에는 상당한 문제가 있다. 뿐만 아니라 소음 노출, 사고로 인하여 이명이 발생한 피해자의 경제적 보상 문제가 연관된 경우 이명 유무에 대한 객관성을 확보하는 것이 용이하지 않다는 문제가 있다.

따라서 본 발명자들은 상기와 같이 동물에서 이명의 존재 여부를 증명할 수 있는 방법을 보다 개선(즉, 놀람 반사보다는 안정적이고, 직접적인 반응인 뇌파의 반응을 이용함)하고 이를 사람에게 적용함으로써, 사람에서도 이명의 존재 여부를 객관적으로 검사할 수 있는 뇌파를 이용한 이명 유무 검사 장치 및 이를 이용한 이명 유무 검사 방법을 발명하기에 이르렀다.

본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 놀람 반사보다는 안정적이고 직접적인 반응인 피검자의 뇌파 반응을 이용함으로써, 1) 검사 절차에 관한 이해가 부족하거나 검사에 대하여 원만한 협조를 구할 수 없는 고령 노인이나 영유아에 대하여서도 효과적으로 이명 유무를 측정할 수 있으며 2) 검사의 객관성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 이명 유무 검사 장치 및 이를 이용한 이명 유무 검사 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 각 환자의 난청 정도, 이명 주파수 및 이명 크기에 맞추어 개개인에게 최적화된 정확한 검사를 수행할 수 있는 검사 방법을 제공하는 것이다.

이는 상술된 이명 유무 검사 장치 및 방법에 의해 확인된 바를 환자 개개인에 대하여 최적화하는 것으로서, 즉 개개인의 환자의 청력과 이명에 맞추어 최적화된 자극 조건을 찾고 최적화된 조건에서 보다 정확한 검사를 수행하는 방법에 관한 것이다.

추가적으로, 본 발명의 목적은, 1차적으로 판단된 이명 유무에 대한 결과를 2차적으로 재 검증함으로써 보다 정확한 검사를 수행할 수 있는 검사 방법을 제공하는 것이다.

이는 상술된 이명 유무 검사 장치 및 방법에 의해 확인된 바를 재확인 하는 것으로서, 즉 검사상 오류로 인한 결과의 발생 가능성을 최소화하고 검사 결과를 역으로 검산하여 결과에 오류가 없음을 2차적으로 재확인하여 결과를 승인하는 것에 관한 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 자극음(stimulus)을 생성할 수 있는 자극음 생성부; 및 상기 자극음에 따른 피검자의 청성 유발 반응(auditory evoked potential, AEP) 뇌파를 획득하고 획득된 뇌파에서 상기 뇌파의 특정한 진폭을 측정하는 AEP 획득 및 진폭 측정부;를 포함하는 제어부를 포함하며, 상기 자극음은, 연속음(continuous noise)과 펄스음(pulse noise)을 포함하는 제1 자극음; 및 무음간격(silent gap)이 있는 연속음과 펄스음을 포함하는 제2 자극음; 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 뇌파의 특정한 진폭은 N1-P2 진폭인 것을 특징으로 한다. 또한 바람직하게는, 상기 제1 자극음과 상기 제2 자극음을 무작위 순서로 섞어서 제시할 수 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 이명 유무 검사 장치는, 상기 연속음의 주파수 및 크기를 피검자에 따라 최적화할 수 있는 최적 자극음 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 최적 자극음 선택부는, tinnitogram frequency match를 통하여 확인된 상기 피검자에 따른 이명 주파수를 기준으로, 상기 자극음 생성부가 상기 연속음의 주파수를 이명 주파수를 포함하는 임의의 범위 내에서 변환시켜 생성할 수 있도록 구성되고, 각각의 주파수에 따라 상기 AEP 획득 및 진폭 측정부에서 측정된 N1-P2 진폭값을 근거로 하여 최대 N1-P2 진폭값을 갖는 주파수를 선택함으로써 상기 연속음의 주파수를 설정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 최적 자극음 선택부는, 설정된 연속음의 주파수와 tinnitogram loudness match를 통하여 확인된 상기 피검자의 이명 크기를 기준으로, 상기 자극음 생성부가 연속음의 크기를 포함하는 임의의 범위 내에서 변환시켜 생성할 수 있도록 구성되고, 각각의 크기에 따라 상기 AEP 획득 및 진폭 측정부에서 측정된 N1-P2 진폭값을 근거로 하여 최초로 최대 N1-P2 진폭값을 갖는 크기를 선택함으로써 상기 연속음의 크기를 설정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 이명 유무 검사 장치는 이명 유무 2차 확인부를 더 포함하며, 상기 이명 유무 2차 확인부는, 상기 자극음 생성부가 상기 무음간격과 놀람 자금 사이의 간격을 특정 시간을 기준으로 임의의 범위 내에서 변환시켜 생성할 수 있도록 구성되고, 각각의 간격에 따라 상기 AEP 획득 및 진폭 측정부에서 측정된 N1-P2 진폭값을 근거로 하여 N1-P2 진폭의 변화가 비례적으로 존재하는 경우에는 이명 환자로 판단하고 N1-P2 진폭의 변화가 존재하지 않는 경우에는 정상인으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 이명 유무 검사 장치는, 상기 제1 자극음에 따른 N1-P2 진폭값(amplitude of N1-P2 response evoked by no gap stimulus, N)에 대한 상기 제2 자극음에 따른 N1-P2 진폭값(amplitude of N1-P2 response evoked by gap stimulus, G)의 비율(G/N ratio)을 연산하는 G/N ratio 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 이명 유무 검사 장치는, 일측이 상기 자극음 생성부에 연결되어 상기 자극음 생성부를 교정하기 위한 음압 세기 측정기; 일측이 상기 자극음 생성부에 연결되며 타측이 헤드폰 또는 이어폰에 연결되는 증폭기; 및 상기 제어부와 연동하는 출력부 및 입력부;를 더 포함하며, 그리고 상기 출력부는 상기 자극음; 상기 자극음에 따라 측정되는 N1-P2 진폭; 및 상기 비율(G/N ratio)을 출력할 수 있으며, 상기 입력부는 상기 자극음을 선택할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 (a) 상기 제1 자극음 및 상기 제2 자극음 중 어느 하나 이상이 선택되는 단계; (b) 선택된 자극음에 따른 피검자의 N1-P2 진폭이 측정되고 실시간 평균화 연산되는 단계; 및 (c) 측정된 N1-P2 진폭에 근거하여, 상기 제1 자극음에 따른 N1-P2 진폭값에 대한 상기 제2 자극음에 따른 N1-P2 진폭값의 비율(G/N ratio)이 연산되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이명 유무 검사를 위한 정보 제공 방법을 제공한다.

바람직하게는, (d) 연산된 비율(G/N ratio)을 특정한 기준값과 비교하여 피검자의 이명 유무가 판정되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 특정한 기준값은 임상적으로 의미있는 G/N ratio의 기준점으로, 상기 비율이 상기 기준값보다 큰 경우에는 피검자가 이명이 있다고 판정되는 것을 특징으로 한다.

전기생리학, 특히 청각 자극에 대하여 발생하는 뇌파를 기반으로 하여 피검자의 이명 유무를 객관적으로 검출하는 장치 및 방법은 국내외 통틀어 전무한 상태이기에, 본 발명은 이명의 존재 유무를 객관적으로 평가할 수 있는 유일하고 매우 효과적인 장치 및 방법이 될 것이다.

본 발명에 따르면, 종래 이명의 존재 여부를 판단하기 위해 사용되던 주관적인 이명 검사(tinnitogram)보다는 객관적인 반응인 피검자의 뇌파 반응을 측정함으로써, 1) 검사 절차에 관한 이해가 부족하거나 검사에 대하여 원만한 협조를 구할 수 없는 고령 노인이나 영유아에 대하여서도 효과적으로 이명 유무를 측정할 수 있으며 2) 소음 노출, 사고 이후 발생한 이명의 존재 여부, 검사의 객관성 및 신뢰성을 확보할 수 있다는 효과가 발생하게 된다. 즉, 본 발명은 기존의 행동학적 반응에 기반한 판단 방법의 한계를 극복한 장치 및 방법이라 할 수 있다.

더욱이, 본 발명은 이명이 있는 환자와 이명이 없는 정상인을 기존의 주관적인 이명 검사들과는 달리 객관적인 검사를 통해 구분할 수 있게 해준다. 그로 인해 이러한 본 발명은 이비인후과 임상 진료에 있어서 매우 유용한 검사가 될 것으로 기대된다. 특히 본 발명에 따르면, 산업 재해나 교통 사고 이후 이명으로 고통 받는 환자들이 적절한 보상과 치료를 받을 수 있도록 이명의 존재 여부를 증명하는 수단으로 사용 수 있게 되며, 또한 이명 치료를 받고 있는 환자들에서 치료 후 이명이 얼마나 호전되었는지를 객관적으로 증명할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따르면, 각 환자의 난청 정도, 이명 주파수 및 이명 크기에 맞추어 개개인에게 보다 정확한 검사를 수행할 수 있는 검사 방법을 제공할 수 있게 된다.

추가적으로 본 발명에 따르면, 1차적으로 판단된 이명 유무에 대한 결과를 2차적으로 재 검증함으로써 검사 결과의 오류를 최소화할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있게 된다.

한편, 본 발명이 가지는 효과를 기존의 검사 방법들(기존의 동물 검사 방법 및 기존의 사람 검사 방법)과 비교하여 정리하여 다음과 같다.

기존의 동물 검사 방법(즉 Tuner가 2006년에 발표한 방법으로 놀람 반사를 이용하는 방법)과 비교했을 때 본 발명이 가지는 장점은 첫째, 뇌파는 청신경 전달 경로상 놀람 반사보다 반응 경로가 짧기 때문에 이명의 인지 과정을 보다 직접적으로 검사할 수 있다. 둘째, 뇌파는 놀람 반사보다 재현성이 높고 결과에 영향을 주는 변수가 적기 때문에 검사 결과가 보다 정확하다. 셋째, 고등 동물에서 놀람반사는 쉽게 습관화가 이루어지기 때문에 검사가 진행될수록 반응이 작게 나타날 가능성이 있는 반면, 뇌파는 습관화가 발생하지 않는다. 넷째, 사람에서 놀람반사를 정량적으로 측정하기가 상당히 어려운 반면 사람에서 뇌파는 잠복기와 진폭을 정량적으로 측정할 수 있다.

또한 기존의 사람 검사 방법(즉 주관적 이명검사(tinnitogram))과 비교했을 때 본 발명이 가지는 장점은 첫째, 기존 방법은 피험자의 협조를 바탕으로 하는 주관적 검사인 반면, 본 발명은 환가의 협조가 영향을 주지 않는 객관적인 검사 방법이다. 즉 어린이 노인 산업재해 피해자와 같이 협조가 어렵거나 객관적인 증명이 필요한 경우에 중요한 역할을 하게 될 것이다. 둘째, 기존의 주관적인 검사는 환자가 호소하는 내용에 따라 결과에 변동이 발생할 수 있는 반면 본 발명은 객관적이기 때문에 보다 정확하고 신뢰도가 높다는 장점이 있다.

도 1의 (a)는 동물에서 무음간격이 없는 소리 자극시 나타나는 놀람 반사를 측정한 그래프이며, 도 1의 (b)는 동물에서 무음간격이 있는 소리 자극시 나타나는 놀람 반사를 측정한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이명 유무 검사 장치에서 측정되는 N1 뇌파 반응(N1 evoked response) 및 P2 뇌파 반응(P2 evoked response)을 구체적으로 도시한 그래프이다.
도 3의 (a)는 이명이 없는 정상 사람에서 사람에 있어서 무음간격이 없는 경우 연속음 및 펄스음을 가하는 경우 측정된 N1-P2 반응을 나타낸 그래프이며, 도 3의 (b)는 이명이 없는 정상 사람에서 사람에 있어서 무음간격이 있는 경우 연속음 및 펄스음을 가하는 경우 측정된 N1-P2 반응을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 이명 유무 검사 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 이명이 없는 정상인 그룹에 대하여 본 발명에 따른 이명 유무 분석 장치를 이용하여 제1 자극음에 대한 N1-P2 진폭값 및 제2 자극음에 대한 N1-P2 진폭값의 평균값을 나타낸 그래프이다.
도 6은 이명이 있는 환자 그룹에 대하여 본 발명에 따른 이명 유무 분석 장치를 이용하여 제1 자극음에 대한 N1-P2 진폭값 및 제2 자극음에 대한 N1-P2 진폭값의 평균값을 나타낸 그래프이다.
도 7은 정상인 그룹 및 환자 그룹에 대하여 G/N ratio를 연산하여 평균값을 각각 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 이명 유무 검사 장치의 최적 자극음 선택부를 통하여 각 환자별로 연속음의 최적화된 주파수를 설정하는 방법에 대한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 이명 유무 검사 장치의 최적 자극음 선택부를 통하여 각 환자별로 연속음의 최적화된 크기를 설정하는 방법에 대한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 이명 유무 검사 장치의 이명 유무 2차 확인부를 통하여 이명 유무에 대한 2차 확인을 수행하는 방법에 대한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 뇌파를 이용한 이명 유무 검사 장치 및 이를 이용한 이명 유무 검사 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

한편, 본 명세서에서는 N1 및 P2 반응 및 N1-P2 사이의 진폭을 측정함으로써 이명의 유무에 대하여 보다 객관적으로 측정하는 장치 및 방법에 대하여 기술하지만, wave Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ, P300 등 본 명세서에서 특별하게 언급되지 않은 다양한 종류의 뇌파가 N1 및 P2 반응과 유사한 양상을 보이는 한 이를 이용하여 이명의 유무에 대하여 보다 객관적으로 측정하는 장치 및 방법도 가능함을 유의한다.

<실시예>

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이명 유무 검사 장치에서 측정되는 N1 뇌파 반응(N1 evoked response) 및 P2 뇌파 반응(P2 evoked response)을 구체적으로 도시한 그래프이다.

인체에 소리와 같은 청각 자극을 가하면, 청성뇌간유발반응(Auditory Brain-stem Response, ABR), 중기잠재반응(Middle Latency Response, MLR) 및 말기잠재반응(Late Latency Response, LLP)과 같은 뇌파 반응이 나타나게 된다.

이때, 중기잠재반응은 소리 자극 이후 약 15 내지 50msec 까지의 반응을 말하며, 말기잠재반응은 소리 자극 이후 약 75 내지 200 msec 까지, 보다 상세하게는 약 80 내지 100msec 까지의 반응을 의미하며, 이러한 반응들은 중추 청각 경로(central auditory pathway)에서 발생되게 된다.

여기서, N1 및 P2 반응은 말기잠재반응에 해당하며, 본 발명에서는 후술되는 바와 같이, N1 및 P2 반응 및 N1-P2 사이의 진폭을 측정함으로써 이명의 유무에 대하여 보다 객관적으로 측정할 수 있게 된다.

구체적으로 살펴보면, 사람에서 기존 동물 검사 방법과 같이 놀람 반응을 측정하는 것은 어렵고 습관화가 쉽게 일어나기 때문에 적합하지 않다. 이에, 본 발명에 따른 이명 유무 검사 장치 및 방법에서는 놀람 반응 대신에 청각 유발 뇌파 반응(auditory evoked response)을 1차 결과 측정값(primary outcome measure)으로 사용한다. 청각 유발 반응의 근원은 일차 청각 피질(primary auditory cortex)을 포함한 중추 청신경 경로로 되는 것으로 여겨진다. 즉, 작은 소리 자극을 가하면 N1-P2 반응의 진폭이 작아지게 되며 큰 소리 자극을 가하면 N1-P2 반응의 진폭이 커지기 때문에 동물에서 측정되는 놀람 반응과 유사한 성질을 지니게 된다. 그러나, N1-P2는 놀람 반사에 비해 보다 정확하고 재현성이 높으며, 습관화에 따른 반응 감소가 없다는 차이가 있다.

도 3의 (a)는 이명이 없는 정상 사람에 있어서 무음간격이 없는 경우 연속음 및 펄스음을 가하는 경우 측정된 N1-P2 반응을 나타낸 그래프이며, 도 3의 (b)는 동일한 사람에 있어서 무음간격이 있는 경우 연속음 및 펄스음을 가하는 경우 측정된 N1-P2 반응을 나타낸 그래프이다.

도 3을 참조하면, 소리 자극이 발생한지 약 100 msec 후 N1 반응을 측정할 수 있다. 이때, 이명이 없는 정상인은 무음간격이 없는 경우 놀람 반사와 유사하게 N1-P2 진폭이 크게 측정되는 반면에, 무음간격이 있는 경우에는 N1-P2 진폭이 작게 측정됨을 알 수 있다. 이명이 없는 환자는 무음 간격을 느낄 수 있으므로 뒤 따라 나오는 펄스음에 대한 뇌파 반응이 작게 나타난게 된다. 반면 이명이 존재하는 환자의 경우는 무음 간격이 이명에 의해 채워지기 때문에 환자는 무음 간격이 없는 것처럼 느끼고 따라서 뒤 따라 나오는 펄스음에 대한 뇌파 반응이 동일하게 크게 나타나게 된다.

따라서 본 발명에 따른 이명 유무 검사 장치 및 방법은 상술된 원리를 이용함으로써 이명이 있는 환자와 이명이 없는 정상인을 객관적으로 구분할 수 있게 되는 것이다.

도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 이명 유무 검사 장치를 설명하기로 한다.

제어부(100)는 자극음 생성부(110), AEP 획득 및 진폭 측정부(120) 및 G/N ratio 연산부(130)로 이루어진다.

제어부(100)는 데이터를 처리하고 저장할 수 있는 매체면 족하며, 자극음 생성부(110), AEP 획득 및 진폭 측정부(120) 및 G/N ratio 연산부(130)는 본 발명의 설명을 위한 기능에 따른 구분일 뿐이며 반드시 그 기능이 구분되거나 정보 처리 장치가 구분되어야 하는 것은 아님에 주의한다. 또한, 자극음의 "생성"은 제어부(100)가 자극음을 만드는 것 뿐만 아니라 외부 기억 매체를 통해 자극음을 임포트하는 것도 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.

자극음 생성부(110)는 자극음을 생성하며, 이때 자극음은 연속음과 펄스음을 포함하는 제1 자극음 및 무음간격이 있는 연속음과 펄스음을 포함하는 제2 자극음으로 구성될 수 있다.

자극음 생성부(110)에서 생성된 제1 자극음 및/또는 제2 자극음은 증폭기(300) 및 헤드폰(또는 이어폰) 등을 통하여 피검자(1)에게 들려질 수 있다. 이때, 피검자에게 적합한 세기의 자극음이 인가되도록 외이도 내의 고막 앞의 음압을 측정하는 프로브 마이크로폰과 같은 음압 세기 측정기(sound level meter)(200)를 자극음 생성부와 연결시켜 교정(calibration)을 수행할 수 있다.

한편, 사람에서 N1 및 P2 반응을 발생하기 위한 자극음에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 상술된 바와 같이 제1 자극음은 연속음과 펄스음을 포함하도록 구성되며, 제2 자극음은 무음간격이 있는 연속음과 펄스음을 포함하도록 구성된다.

청각 자극에 따른 피검자(1)의 N1 및 P2 반응은 AEP 획득 및 진폭 측정부(120)에서 측정된다. 따라서, 종래의 장치 및 방법과는 달리, 피검자(1)가 별도의 물리적 반응을 보이지 않아도 객관적인 응답이 측정될 수 있다. AEP 획득 및 진폭 측정부(120)는 N1 및 P2 반응을 측정할 뿐만 아니라, N1-P2 진폭을 측정할 수 있다.

G/N ratio 연산부(130)는 제1 자극음에 따른 N1-P2 진폭값에 대한 상기 제2 자극음에 따른 N1-P2 진폭값의 비율(G/N ratio)을 연산하는 역할을 수행한다.

즉, 비율(G/N ratio)은 무음간격이 있는 제2 자극음에 따른 N1-P2 진폭값을 무음간격이 없는 제1 자극음에 따른 N1-P2 진폭값으로 나눈값 또는 상기 나눈값에 100을 곱한 값으로 나타내진다.

이때, 이상적인 경우 이명이 없는 정상인의 G/N ratio는 기준값보다 작게 나타내게 되며, 이명이 있는 환자의 G/N ratio는 기준값보다 크게 (1 또는 100%를 가깝게) 나타내게 됨을 유의한다.

제어부(100)는 출력부(130)와 입력부(140)와 연동한다. 출력부(130)는 실험에 사용되는 자극음들, 상기 자극음에 따라 측정되는 N1-P2 진폭 및 상기 비율(G/N ratio)을 그래프 또는 일정한 수치 데이터로서 도시할 수 있다. 입력부(140)를 통해 자극음을 선택하거나 자극음을 피검자(1)에게 들려주거나 실험 결과를 분석할 수 있는 명령어를 선택할 수 있다. 또한, 입력부(140)를 통해 기존의 주관적인 이명 판단 방법에 의한 결과가 입력되어 본 발명에 따른 장치에 의한 결과와 함께 출력되고 비교될 수 있다.

본 발명에 따른 이명 유무 검사 장치를 이용하여 피검자의 이명 유무를 측정하기 위해, 먼저 입력부(140)를 통하여 제1 자극음 또는 제2 자극음 등의 자극음의 종류를 선택한다. 이때, 선택적으로 자극음에 있어서 연속음의 크기와 주파수, 무음간격과 펄스음 사이의 간격, 펄스음의 크기 및 유지 시간 등을 조절할 수도 있음을 유의한다.

다음, 제어부(100)를 조작하여 선택된 자극음을 피검자(1)에게 들려주면, 이에 따른 피검자(1)의 N1-P2 반응 및 진폭 등이 AEP 획득 및 진폭 측정부(120)를 통하여 측정된다. 이때, 제1 자극음에 따른 N1-P2 진폭값 및 제2 자극음에 따른 N1-P2 진폭값은 일시적으로 또는 영구적으로 제어부(100) 내에 저장될 수도 있음을 유의한다.

다음, G/N ratio 연산부(130)는 측정된 N1-P2 진폭값에 근거하여, 제1 자극음에 따른 N1-P2 진폭값에 대한 상기 제2 자극음에 따른 N1-P2 진폭값의 비율(G/N ratio)을 연산하게 된다.

다음, 제어부(100)는 연산된 비율(G/N ratio)을 기준값과 비교함으로써 피검자의 이명 유무을 판정하게 된다. 이때, 바람직하게는, 상기 기준값은 임상적인 의미가 있는 기준값을 실험 및 통계에 의해 설정되게 되며, 예를 들어, 0.7 내지 0.9 범위 내에 존재할 수 있다. 상기 연산된 비율이 상기 기준값보다 큰 경우에는 피검자가 이명이 있다고 판정되게 된다.

한편, 이러한 방법을 통하여 측정된 결과를 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 이명이 없는 정상인 그룹(남자 7명, 여자 1명, 평균 나이 : 29.4 ± 3.0)에 대하여 본 발명에 따른 이명 유무 분석 장치를 이용하여 제1 자극음에 대한 N1-P2 진폭값 및 제2 자극음에 대한 N1-P2 진폭값의 평균값을 나타낸 그래프이다.

도 6은 이명이 있는 환자 그룹(남자 3명, 여자 1명, 평균 나이 : 38.0 ± 23.1)에 대하여 본 발명에 따른 이명 유무 분석 장치를 이용하여 제1 자극음에 대한 N1-P2 진폭값 및 제2 자극음에 대한 N1-P2 진폭값의 평균값을 나타낸 그래프이다.

도 7은 정상인 그룹 및 환자 그룹에 대하여 G/N ratio를 연산하여 평균값을 각각 나타낸 그래프이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 정상인 그룹에서는 G/N ratio가 79.2±14.7(평균적으로는 약 78%)로 작게 측정되는 반면, 환자 그룹에서는 G/N ratio가 5.6±19.9 (평균적으로는 약 97%)로 크게 측정됨을 알 수 있다. 즉, 이명의 존재 유무에 대한 기준값을 임상적으로 의미가 있는 기준값(예를 들면, 70% 내지 90%)으로 설정하는 것이 바람직하며, 이명의 존재 유무를 알 수 없는 피검자의 G/N ratio이 상기 기준값보다 큰 경우에는 피검자가 이명이 있다고 판정됨으로써, 보다 객관적으로 피검자의 이명의 유무를 측정할 수 있게 된다.

상술된 장치와 검사 방법을 이용하면 일단 이명의 존재 여부를 객관적으로 확인할 수 있다. 그러나 검사 결과의 신로되를 높이고 오류 가능성을 최소화하기 위해서 개개인 별로 최적화 과정을 거친다. 이명 환자가 주관적으로 느끼는 이명의 주파수 및 이명의 크기는 실제 환자의 뇌에서 인지되는 것과 상이할 수 있기 때문에, 정상인과 이명 환자 사이 결과 차이를 보다 극대화하기 위해서는 뇌에서 인지하는 조건으로 검사를 최적화하는 과정이 필요하다. 이러한 이유는 최적화를 거치지 않는다면 실제 뇌에서 이명을 인지함에도 불구하고 뇌파에서 이명이 확인되지 않는 결과가 발생할 가능성이 있기 때문이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 이명 유무 검사 장치는 최적 자극음 선택부(160)가 더 제공될 수 있다.

최적 자극음 선택부(160)는 자극음, 특히 연속성 자극음의 주파수 및 크기의 최적화를 위한 것으로서, 각 환자에 따른 개별화된 이명 주파수 및 이명 크기를 최적화할 수 있는 요소이다.

최적 자극음 선택부(160)의 기능을 살펴보면, 우선 최적 자극음 선택부(160)는 tinnitogram frequency match를 통하여 확인된 각 환자에 따른 이명 주파수를 기준으로, 자극음 생성부(110)가 연속음의 주파수를 이명 주파수, ±1KHz, ±2KHz로 변환시켜 생성할 수 있게 한다. 이때, 펄스음은 약 1KHz의 주파수를 갖는 것으로 일정하게 유지된다. 그리고 나서, 각각의 경우에 대하여, AEP 획득 및 진폭 측정부(120)를 통하여 측정된 N1-P2 진폭값을 비교하여 가장 진폭이 큰 경우의 주파수를 연속음의 주파수로 선택하게 된다(가장 큰 진폭을 갖는 주파수가 이명 환자의 이명 주파수와 가장 근접함).

예를 들어, 도 8을 참조하면, 무음 간격이 있는 8KHz, 9KHz, 10KHz의 연속음 및 펄스음(약 1KHz tone)있는 자극음을 가하였을 경우 연속음의 주파수가 8KHz인 경우에 N1-P2 진폭이 가장 큰 것으로 판단되므로, 이러한 경우에는 연속음의 주파수로서 8KHz가 가장 적절함을 알 수 있게 된다.

그 후, 최적 자극음 선택부(160)는 선택된 연속음의 주파수와 tinnitogram loudness match를 통하여 확인된 크기를 기준으로, 자극음 생성부(110)가 연속음의 크기를 1 dB SL 단위로 ±1 dB SL, ±2 dB SL로 변화시켜 생성할 수 있게 한다. 이때, 펄스음은 약 1KHz의 주파수를 갖는 것으로 일정하게 유지된다. 그리고 나서, 각각의 경우에 대하여, AEP 획득 및 진폭 측정부(120)를 통하여 측정된 N1-P2 진폭값을 비교하여 N1-P2 진폭이 커지다가 더 이상 커지지 않는 경우의 크기를 연속음의 크기로 선택하게 된다(최초 최대값을 가지게 되는 크기가 이명 환자의 이명 크기와 가장 근접함).

예를 들어, 도 9를 참조하면, 무음 간격이 있는 8KHz의 연속음 및 펄스음(약 1KHz tone)있는 자극음을 가하였을 경우 연속음의 크기가 적정한 수준에 도달하는 경우 N1-P2 진폭이 더 이상 증가하지 않게 되는 것으로 판단되므로, 이러한 경우에는 연속음의 크기가 상기 적정한 수준에서 가장 적절함을 알 수 있게 된다.

이러한 과정을 통하여, 최적 자극음 선택부(160)에 의해 최적화된 연속음의 주파수 및 크기를 제1 자극음 및 제2 자극음에 적용하고, 상술된 바와 같이 N1-P2 진폭을 측정함으로써 본 발명에 따른 이명 유무 검사 장치를 가지고 환자의 이명 여부를 보다 정밀하게 측정할 수 있게 된다. 여기까지를 1차 이명 존재 여부 검증 과정이라고 정의한다.

한편, 이와 같은 이명 유무에 대한 검사 장치를 이용하는데 있어서, 우연한 이상 뇌파로 인하여 이명 유무에 대한 검출 결과가 실제와 다르게 나타나더라도, 측정 과정 상 오류가 있었는지 여부를 검증할 수 있는 방법이 없는 것이 실정이다. 그러나 만약 1차적인 검증에 추가하여 2차 검증 과정을 거친다면 이러한 문제는 보완될 수 있을 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 이명 유무 검사 장치는 이명 유무 2차 확인부(도시 안됨)가 더 제공될 수 있다.

이명 유무 2차 확인부는 이명 유무에 대한 검증을 보다 정확하게 하기 위한 것으로서, 검사 결과에 대한 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있는 요소이다.

이러한 이명 유무 2차 확인부의 기능을 살펴보면, 이명 유무 2차 확인부는 자극음 생성부(110)가 무음 간격과 펄스음 사이의 간격을 특정 시간(예를 들면 50msec)을 기준으로 ±20msec, ±40msec로 변환시켜 생성할 수 있게 한다. 그리고 나서, 각각의 경우에 대하여, AEP 획득 및 진폭 측정부(120)를 통하여 측정된 N1-P2 진폭값을 비교하게 된다.

이러한 결과를 통하여, N1-P2 진폭값이 변화하게 된다면 정상인으로 판단하게 되며, N1-P2 진폭값이 일정하게 측정된다면 이명이 있는 환자로 최종 결정을 하게 된다.

예를 들면, 도 10을 참조하면, 무음 간격과 펄스음 사이의 간격이 50msec, 30msec, 10msec인 경우에, 이명이 있는 환자의 경우에는 N1-P2 진폭값이 일정하게 측정되는데 반하여, 이명이 없는 정상인의 경우에는 N1-P2 진폭값이 비례적으로 점점 감소하게 되는 것을 알 수 있다.

이러한 원리는 정상인에서는 양 반응 관계(dose response relationship)에 따라 최적 간격 위치로 갈수록 뇌파 차이가 비례적으로 점점 커지는 경향성을 보이게 되며, 따라서 한 두 번 검사에서 우연한 이상 뇌파가 발생하더라도 전체적인 비례적 경향성 자체는 망가지지 않을 가능성이 더 높다는데 기인한다. 또한 만약 전체적인 비례적 경향성이 망가진 경우는 검사의 신뢰도가 낮음을 의미하기 때문에, 측정 과정상 오류가 있음을 쉽게 인지할 수 있게 된다. 즉 이러한 과정을 통하여 궁극적으로 검사의 오류을 낮추고 검사의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.

Claims (11)

1. 자극음(stimulus)을 생성할 수 있는 자극음 생성부;
   상기 자극음 생성부가 무음간격과 놀람 자극 사이의 간격을 특정 시간을 기준으로 임의의 범위 내에서 변환시켜 생성할 수 있도록 구성되는 이명 유무 2차 확인부; 및
   상기 자극음에 따른 피검자의 청성 유발 반응(auditory evoked potential, AEP) 뇌파를 획득하고 획득된 뇌파에서 상기 뇌파의 특정한 진폭을 측정하는 AEP획득 및 진폭 측정부;를 포함하는 제어부를 포함하며,
   상기 자극음은,
   연속음(continuos noise)과 펄스음(pulse noise)을 포함하는 제1 자극음; 및 무음간격(silent gap)이 있는 연속음과 펄스음을 포함하는 제2 자극음; 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는,
   이명 유무 검사 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 뇌파의 특정한 진폭은 N1-P2 진폭인 것을 특징으로 하는,
   이명 유무 검사 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 이명 유무 검사 장치는, 상기 연속음의 주파수 및 크기를 피검자에 따라 최적화할 수 있는 최적 자극음 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   이명 유무 검사 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 최적 자극음 선택부는,
   tinnitogram frequency match를 통하여 확인된 상기 피검자에 따른 이명 주파수를 기준으로, 상기 자극음 생성부가 상기 연속음의 주파수를 이명 주파수를 포함하는 임의의 범위 내에서 변환시켜 생성할 수 있도록 구성되고, 그리고
   각각의 주파수에 따라 상기 AEP 획득 및 진폭 측정부에서 측정된 N1-P2 진폭값을 근거로 하여 최대 N1-P2 진폭값을 갖는 주파수를 선택함으로써 상기 연속음의 주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는,
   이명 유무 검사 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 최적 자극음 선택부는,
   설정된 연속음의 주파수와 tinnitogram loudness match를 통하여 확인된 상기 피검자의 이명 크기를 기준으로, 상기 자극음 생성부가 연속음의 크기를 포함하는 임의의 범위 내에서 변환시켜 생성할 수 있도록 구성되고, 그리고
   각각의 크기에 따라 상기 AEP 획득 및 진폭 측정부에서 측정된 N1-P2 진폭값을 근거로 하여 최초로 최대 N1-P2 진폭값을 갖는 크기를 선택함으로써 상기 연속음의 크기를 설정하는 것을 특징으로 하는,
   이명 유무 검사 장치.
   
6. 제3항에 있어서,
   상기 이명 유무 2차 확인부는,
   상기 무음간격과 상기 놀람 자극 사이의 간격에 따라 상기 AEP 획득 및 진폭 측정부에서 측정된 N1-P2 진폭값을 근거로 하여 N1-P2 진폭의 변화가 비례적으로 존재하는 경우에는 정상인으로 판단하고 또는 N1-P2 진폭이 변하더라도 비례적인 변화 경향성이 확인되지 않는 경우에는 검사의 신뢰도가 낮은 것으로 판단하며, N1-P2 진폭의 변화가 존재하지 않는 경우에는 이명 환자로 재확인하는 것을 특징으로 하는,
   이명 유무 검사 장치.
   
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 이명 유무 검사 장치는,
   상기 제1 자극음에 따른 N1-P2 진폭값(amplitude of N1-P2 response evoked by no gap stimulus, N)에 대한 상기 제2 자극음에 따른 N1-P2 진폭값(amplitude of N1-P2 response evoked by gap stimulus, G)의 비율(G/N ratio)을 연산하는 G/N ratio 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   이명 유무 검사 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 이명 유무 검사 장치는,
   일측이 상기 자극음 생성부에 연결되어 상기 자극음 생성부를 교정하기 위한 음압 세기 측정기;
   일측이 상기 자극음 생성부에 연결되며 타측이 헤드폰 또는 이어폰에 연결되는 증폭기; 및
   상기 제어부와 연동하는 출력부 및 입력부;
   를 더 포함하며, 그리고
   상기 출력부는 상기 자극음; 상기 자극음에 따라 측정되는 N1-P2 진폭; 및 상기 비율(G/N ratio)을 출력할 수 있으며, 상기 입력부는 상기 자극음을 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는,
   이명 유무 검사 장치.
   
9. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 이명 유무 검사 장치를 이용하여 이명 유무 검사 방법으로서,
   (a) 상기 제1 자극음 및 상기 제2 자극음 중 어느 하나 이상이 선택되는 단계;
   (b) 선택된 자극음에 따른 피검자의 N1-P2 진폭이 측정되며 실시간으로 평균화 연산되는 단계; 및
   (c) 측정된 N1-P2 진폭에 근거하여, 상기 제1 자극음에 따른 N1-P2 진폭값에 대한 상기 제2 자극음에 따른 N1-P2 진폭값의 비율(G/N ratio)이 연산되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   이명 유무 검사 방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    (d) 연산된 비율(G/N ratio)을 특정한 기준값과 비교하여 피검자의 이명 유무가 판정되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이명 유무 검사 방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 특정한 기준값은 임상적 의미와 통계적 의미를 고려하여 결정하며, 상기 비율이 상기 기준값보다 큰 경우에는 피검자가 이명이 있다고 판정되는 것을 특징으로 하는,
    이명 유무 검사 방법.
    

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