Calibration of Pure Tone Audiometry and Speech Audiometry

Park, Moo Kyun; Chae, Sung Won

Special Article

Hearing Sciences

Korean Journal of Audiology 2009;13(2):108-111.

Calibration of Pure Tone Audiometry and Speech Audiometry

Moo Kyun Park, Sung Won Chae

Department of Otorhinolaryngology-Head Neck Surgery, Korea University College of Medicine, Seoul, Korea

청력검사기의 보정

박무균^, 채성원

고려대학교 의과대학 이비인후-두경부외과학교실

Abstract

Calibration is an important process in audiology. Checking calibration of an audiometer is necessary to ensure that it produces a pure tone at a specific level and frequency. The most commonly accepted standards in audiometer are Ithose of the International Organization for Standardization Organization (ISO-389) and the American National Standards Institute (ANSI S3.6). A sound-treated room which provides a reduction in outside noise of about 40 dB is required for a threshold test. For pure tone and speech audiometry, parameters that need to be checked are frequency, intensity, and time. The real-ear method and artifical-ear, coupler method are two basic approaches to the calibration of earphones. Calibration of speech audiometers is similar to calibration of pure tone audiometers but additional measurements are needed. Abiological check should be done on a daily basis by an audiologist. The output level of the transducer has to be checked trimonthly. Electronic circuitry, frequency, and time may be checked yearly. If the audiometer is out of calibration, an audiologist can correct the results by arithmetic calibration or with the internal circuit of the audiometer and finally contact the manufacturer if needed.

Keywords: Calibration;Pure tone audiometry;Speech audiometry.

Address for correspondence : Sung Won Chae, MD, Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, Korea University College of Medicine,97 Gurodong-gil, Guro-gu,Seoul 152-703, Korea
Tel : +82-2-2626-1298, Fax : +82-2-868-0475, E-mail : schae@kumc.or.kr

서     론

청력검사시 청력측정값에 영향을 미치는 요인에는 배경소음, 검사방법, 피검자의 요인 그리고 검사기기의 오류 등이 있다, 그 중에서 청력검사기의 보정문제는 검사의 신뢰성과 정확성에 근본적으로 영향을 미치므로 가장 먼저 고려해야 할 사항이다. 또한 잘못된 청각검사기기는 추후에 엄청난 후유증과 시행착오 비용, 그리고 그에 따른 책임을 유발할 수 있다.^1,²⁾
본문에서는 청력겸사기의 보정시 기본점검사항, 방음실, 청력검사기의 기준에 대하여 알아보고 기도측정, 골도측정, 어음측정의 보정 방법을 확인하고자 한다.

본     론

기본점검사항
청력검사기의 기본점검사항에는 청력검사기가 특정주파수에 해당하는 정확한 순음을 발생하는지, 신호가 한쪽 방향의 음향변환기(transducer)에서만 발생하는지, 신호가 왜곡되거나 소음의 영향을 받지 않는지 확인하는 것들이 포함된다. 정도관리의 점검 대상에는 검사기의 정확한 주파수(frequency)를 발생하는지 출력과 관련된 신호 강도(intensity)는 적절한지 음을 발생시킨 후 지속 시간(time)에는 문제가 없는지 등이 포함되며 이를 측정하기 위한 도구들은 Table 1과 같다.
청력검사기에서 기기의 전기회로, 검사에 사용되는 주파수, 그리고 검사시 작동 시간 등은 매년 점검하며 음향변환기의 출력(output level)은 3달에 한번씩 점검하는 것이 권장된다.^1,³⁾ 청각검사기에 관하여 정해진 표준 기준의 종류로는 국제 규격인 International Standard Organization(ISO-389)와 북미 규격인 American National Standard Institute(ANSI S3.6)등이 널리 인용되고 사용되고 있다.^4,⁵⁾

방음실
청력검사에 사용되는 방음실은 완전한 방음(sound proof) 장치는 아니며 외부소음을 40 dB 이하로 줄이는 소음처리가 된 시설(sound treated)을 의미한다. 이를 위해 방음실은 두개의 분리된 방으로 두꺼운 철제문을 가져야 하며 사용하는 전등 자체의 소음을 피하기 위해 백열등이 이용된다. 방음실의 차단벽은 2층의 두꺼운 철제 판넬을 사용하며 각각의 판넬 사이에는 소음감쇠물질(sound-attenuating material)을 넣어야 하며 바닥에는 카페트를 깔고 방음실은 진동소음을 줄이기 위해 바닥으로부터 떨어져야 한다. 방음실의 크기는 최소한 길이 1.2 m와 폭 1 m, 그리고 높이 2 m가 권장된다.^6,⁷⁾

청력검사기
청력검사기에서 매일 확인해야 할 사항으로는 출력, 감쇠기(attenuator), 이어폰, 진동코드(vibration cord)의 마모나 손상 등이 있다. 다이얼이 느슨하지 않은지 정렬은 어긋나 있지 않은지, 스위치나 다이얼 조절시 이어폰에서 기계음이 나는지 등을 확인해야 한다. 특히 전기잡음이 들리는 경우 청력검사기의 신호음과 혼동될 수 있으므로 이어폰 사용시 60 dBHL 이하에서 수신기잡음이나 교류음이 들리지 않아야 한다. 교차음이 있는지 또는 한쪽으로 보내진 신호음이 반대측에서 들리는지 확인해야 하는데 이는 일측성 난청환자의 청력검사 결과에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 정상적인 측정방법에서 70 dB 이상의 자극신호가 반대편에서는 들리지 않아야 한다.^1,²⁾
기계 장치에 대한 전기적 충격은 전원을 켜고 끄는 동안 가장 흔히 발생하며 전압 급증에 의한 오작동의 위험이 있기 때문으로 청력검사기는 낮 시간에는 사용하지 않아도 계속 켜 두는 것이 권장된다.
청각사나 청력역치를 알고 있는 검사자를 이용하여 자극강도를 주기적으로 측정해야 하는데, 만약 이전 결과와 10 dB 이상 역치 차이가 발생하면 전기적(electrical) 방법으로 출력을 점검해야 한다.
감쇠기의 선형측정(attenuator linearity check)은 청력검사기의 출력을 5 dB 변화시킬 때 귀모형(artificial ear)의 sound pressure level(SPL)이 5 dB 변화하는지 측정한다. 최대 출력까지 측정한 후 다시 5 dB씩 출력이 나오지 않을 때까지 감쇠하여 측정한다. 5 dB의 변화시키는 경우 출력 값이 오차가 ±1 dB 이내는 허용된다. 감쇠기의 문제시 다른 감쇠기 설정으로 출력을 보정하는 것은 적절하지 않으며 제조사에 문의해서 조정해야 한다.
왜곡(distortion)은 음향변환기에서 종종 일어나는 주파수의 변형으로 배음왜곡(harmonic distortion)과 intermediation 왜곡이 있다. 배음왜곡이란 출력에서 기본 입력 주파수 성분 이외에 해당 주파수의 배수가 되는 성분이 나타나는 것이며, intermediation 왜곡이란 측정 시에 두 입력 주파수 간의 정수배 조합에 의한 합과 차에 해당되는 주파수성분에서 발생하는 것으로^1,³⁾ 이어폰에서 총 2.5%의 배음왜곡이 허용된다.
음의 상승시간(rise time)이란 interrupter 스위치가 켜지고 신호가 -20 dB에서 -1 dB의 사이의 최종 안정된 수준까지 도달하는 시간이다. 하강시간(fall time)이란 상승시간의 반대로 모두 20~200 msec 이내이다.
주파수 점검은 주파수 분석기와 타이머가 oscilloscope보다 정확하며 3% 내외이면 적절하다. 즉 청력검사기의 다이얼이 500 Hz라며 측정치는 485~515 Hz이다.

기도측정의 보정
기도측정에는 실이 측정과 인공귀를 이용한 방법이 있다. 실이 측정은 정상청력을 가진 군을 대상으로 측정하는 것으로 측정치의 평균이 각 주파수 별로 0 dB에 해당되는 것으로 간주하는 방법이나 추천되지는 않는다. 수일마다 청력역치를 알고 있는 1인의 청각사의 청각을 이용하여 측정할 수 있다. 귀모형은 현재 가장 널리 사용되는 방법으로 음향변환기와 마이크로폰 사이에 표준화된 커플러(coupler)와 음압측정기(sound level meter)를 연결하여 환경소음보다 높은 70 dB의 음압에서 각 주파수를 측정하며 가장 널리 사용되는 NBS 9-A 커플러는 외이와 중이의 청각적 특징을 살린 6 cc용적을 가진다. 삽입형 이어폰을 위해서는 보청기형의 2 cc 커플러를 이용한다.⁸⁾
기준등가역치음압수준(reference equivalent threshold sound pressure level: RETSPL)이란 표준화된 음향학적 zero값이다. 다양한 이어폰의 0 dB 측정을 위한 RETSPL값은 Table 2와 같아서 저주파수에서 동일한 자극을 유발하기 위해서는 더 큰 음압이 필요하다. 만약 검사자가 TDH-39형의 이어폰을 사용하여 1,000 Hz에서 70 dBHL을 청력검사기로 주었을 때 Table 2에 의하며 70 dB에 TDH-39형 이어폰의 1,000 Hz RETSPL인 7 dB을 더하여 77 dB SPL이 측정되어야 한다. 이를 초과하는 경우 산술적인 방법으로 보정을 하거나 청력검사기의 내부 회로를 이용하여 보정해야 하며 불가능한 경우 제조사에 문의해서 해결해야 한다.^4,⁸⁾
인공귀에서 0.5~5 kHz사이에서는 3 dB 내외의 오차가 허용되며 최고 주파수와 최저 주파수에서는 5 dB 내외의 오차가 허용된다. 그 이외의 모든 주파수에서 2.5 dB 이내의 오차가 발생하는 경우에는 교정이 필요하지 않다. 일례로 TDH-49/50 이어폰으로 1,000 Hz에서 70 dB의 자극음을 청력검사기로 주었을 경우 예상 측정치는 77.5 dB가 된다. 만약 측정치가 80 dBSPL이 나온 경우 3 dB 내외의 차이에 해당되므로 보정이 필요하지 않으나 3 dB의 오차를 넘는 경우 보정을 해야 한다.

골도측정의 보정
골도측정의 보정은 기도측정의 보정과는 다른 커플러가 이용되는데 실이 측정과 인공유양동(artificial mastoid, mechanical coupler)이 있다.
실이측정은 경도에서 중등도의 순수한 감각신경성 난청을 가진 8~10명의 환자를 대상으로 골 진동자를 점검하는 것으로 500 Hz에서 25 dB의 평균 기도 역치를 가지는 환자에서 평균 골도 역치가 30 dB으로 측정된다면 골 진동자의 자극 신호가 5 dB이 약한 것이므로 500 Hz에서 얻어진 수치에서 5 dB을 감하여 산정한다.
인공유양동은 골 진동자의 진도에너지를 mechanical coupler를 이용하여 직접 측정하는 것이다. 골도측정을 위한 RETSPL은 Table 3과 같다. 일반적으로 골도측정은 유양돌기(mastoid)에서 시행되나 전두부(forehead)에서 시행될 경우 Table 3을 참고하여 보정해야 한다.^1,²⁾

어음청력검사기의 보정
어음청력검사기는 순음청력검사기기와 비슷하나 측정 주파수 범위가 넓고 진폭이 크고 시간의 동요가 심하므로 추가적인 관리가 필요하다. 추가되는 검사에는 음량계(monitoring meter, VU meter), 어음의 RETSPL, 음성재생장치, 마이크로폰, 배음왜곡 등이 있다. 음성재생장치를 사용하여 증폭기의 이득을 20 dB 이상으로 조정 후 음량계를 통해 입력신호의 강도를 측정한다. 검사자는 음량계를 통해 입력신호를 확인하는데 음량계는 최소 -20 dB에서 최대 +3 dB의 입력신호를 조절하며 기준점인 0 dB은 전체 눈금의 3/4지점에 위치한다.
음성 재생장치 및 육성 등의 모든 입력신호는 음량계에서 0 dB이 되어야 한다. 이후 검사자는 감쇠기를 이용하여 환자에게 직접 전달되는 이어폰의 출력을 조절한다. 음량계는 정확하고 안정되어서 계기의 과소치와 과대치가 가능한 작아야 한다. 자극 이후 음 발생까지의 반응시간은 350±10 msec이며 모든 어음 검사는 보정시에 같은 지점에서 음량계의 최고부하(peaking)가 걸리는지 확인한다. 음량계는 보정이 가능한데 1,000 Hz calibration tone을 음량계에서 10 dB을 줄이면 실제검사는 감쇠기에 나타난 수치보다 10 dB 낮은 상태에서 시행된다. 어음의 RETSPL 측정은 1,000 Hz tone을 사용한다. 영어를 사용하는 ANSI에서는 모든 트랜스듀서에서 1,000 Hz RETSPL 이상의 어음의 RETSPL을 12.5 dB로 정하였다. 예를 들어 1,000 HZ 측정을 위해 음량계를 0 dB로 조정한 이후 음압을 70 dB로 줄 경우, 이어폰과 연결된 커플러에 나타나는 출력음압은 입력음압 70 dB에 TDH-39 이어폰을 사용한 경우의 이어폰 교정 값 7 dB과 어음의 RETSPL인 12.5 dB을 더한 89.2 dB이 된다.^2,⁸⁾
1953년 American standard for speech audiometers에서는 0 dB SRT를 양양격 단어(spondee word) 50%를 들을 수 있는 22 dB 음압수준(SPL)으로 정의하였다. ANSI (1969)는 0 dB 청력수준을, 19 dB 음압수준으로 2음절어를 들려 주었을 때 정상 청력을 가진 사람이 50%를 맞추는 것으로 정의하였다.⁹⁾ 검사 이어폰의 ANSI 규격이 Western Electric 705-A에서 TDH-39 또는 TDH-49로 바뀌면서 어음청력수준 0 dB을 측정하는 기준도 20 dB로 바뀌어 현재까지 통용되고 있으나 이는 영어를 사용하는 경우의 기준이며 한국어를 사용하는 경우에 대해서는 0 dB을 확인하여 사용해야 할 것이다.

결     론

현재 다양한 청력검사 방법들이 소개되고 있으나 청력검사기의 보정은 청력검사 시작전에 가장 먼저 확인해야 될 사항이다. 청력검사기는 상시점검, 일일점검, 정기점검 사항으로 나누어 체계적으로 관리해야 하며 청력검사기의 정확한 점검을 위해서는 관리자가 보정에 대한 기본 원리를 이해하고 청력검사기의 표준화된 기준을 습득하여야 한다.

REFERENCES

Wilber LA. Calibration: Puretone, Speech, and Noise signals. In: Kartz J. Handbook of clinical audiology. 5^th ed. Baltimore: Williams & Wilkins;2001. p.50-67.
Frank T. Basic instrumentation and calibration. In: Roeser RJ. Audilogy. 2nd ed. New York: Thieme;2007. p.195-237.
Lim DH. Calibration of audiometer. In: The Korean audiological society. Practical manual of hearing tests. 1^st ed. Seoul: Hakjisa;2008. p.55-66.
International Standards Organization. Acoustics-reference zero for the calibration of audiometeric equipment, part 1: Reference equivalent threshold SPLs for pure tones and supra-aural earphones. ISO 389-1-1998. Geneva:ISO;1998.
American National Standards Institute. American National Standards Specification for Autiometers. ANSI standard S3.6-1996. New York: ANSI;1996.
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Frank T. ANSI update: maximum permissible ambient noise levels for audometirc test room. Am J Audiol 2000;9:3-8.
Cox R. NBS-9A coupler to eardrum transformatio: TDH-39 and TDH49 earphones. J Acoust Soc Am 1986;79:120-3.
American National Standards Institute. American National Standards Specification for Autiometers. ANSI standard S3.6-1969. New York: ANSI;1969.