고음 급추락형 난청에서 왜 증폭만으로는 부족한가

고음역으로 갈수록 역치가 가파르게 떨어지는 급추락형(steeply sloping) 감각신경성 난청은 보청기 적합 현장에서 가장 다루기 까다로운 유형 중 하나다. 2000 Hz 이상에서 잔존 청력이 거의 없거나 사청역(dead region)이 의심되는 귀에서는, 아무리 이득을 올려도 해당 주파수 대역의 정보가 와우에서 유의미하게 부호화되지 못한다. 오히려 과도한 고음 이득은 왜곡과 음향 되울림만 키우는 역효과를 낳는다. 이 문제를 정면으로 겨냥해 나온 신호처리 기법이 주파수를 낮은 쪽으로 옮기는 주파수 하향 전환, 즉 주파수 전위와 주파수 압축이다. 마찰음과 파찰음처럼 에너지가 고주파에 집중된 음소의 가청성을 가청 영역 안으로 끌어오는 것이 핵심 아이디어다.

세 가지 접근의 공학적 차이

주파수 하향 전환은 크게 전위(transposition), 압축(compression), 전이 또는 재배치(shifting) 방식으로 나뉜다는 점이 Simpson(2009)의 리뷰 논문에서 정리된 바 있다. 선형 주파수 전위는 설정한 절단 주파수 이상의 고주파 성분을 일정한 옥타브 간격만큼 그대로 저주파 쪽으로 복제하거나 이동시키는 방식이고, 비선형 주파수 압축(NFC)은 절단 주파수 아래는 원래 신호를 그대로 두고 그 위쪽만 비율을 두어 압축함으로써 저주파 대역의 원래 정보와 고주파에서 옮겨온 정보가 겹치지 않도록 설계한다. 다채널 비선형 주파수 압축을 아동 난청 재활에 적용할 수 있는 새로운 기술로 소개한 학술대회 발표도 이 계열의 초기 작업에 해당한다.

어음인지 개선을 보고한 1차 문헌들

이 영역에서 가장 자주 인용되는 초기 실험 연구 중 하나는 인공와우 공동연구센터(Cooperative Research Centre for Cochlear Implant) 소속의 Simpson, Hersbach, McDermott 연구진이 수행한 작업이다. 이들은 실험용 착용형 비선형 주파수 압축 보청기를 중등도에서 고도 난청을 가진 17명에게 4-5주간 가정 사용하도록 한 뒤 단음절어 음소점수를 비교했는데, 17명 중 8명에서 통계적으로 유의한 개선이 나타났고 집단 평균으로는 음소점수가 약 6% 향상됐다는 결과가 후속 리뷰 논문의 요약표에 정리되어 있다. 이 결과는 International Journal of Audiology에 게재된 것으로 확인된다.

그런데 같은 연구진이 이듬해 급경사형(steeply sloping) 청력도를 가진 7명을 대상으로 동일한 방식의 주파수 압축을 재평가했을 때는 결과가 갈렸다. 1600 Hz 이상 고주파 성분을 증폭과 동시에 주파수를 낮추는 방식의 보청기를 급경사형 난청을 가진 7명의 피험자에게 적용해 평가한 이 후속 연구에서는, 참가자 중 어느 누구도 통계적으로 유의한 개선을 보이지 않았다는 결과가 보고됐다. 같은 처리 알고리즘이라도 청력형(slope)이 얼마나 가파른지, 잔존 청력이 어느 대역까지 남아 있는지에 따라 효과가 완전히 달라질 수 있다는 점을 이 두 연구의 대비가 잘 보여준다.

전위 방식에서도 긍정적 신호가 보고된 바 있다. 사청역의 경계 주파수가 0.8-1.5 kHz 범위에 있는 7명을 대상으로 몇 차례의 청취 훈련 후 무의미 음절 검사를 시행한 연구에서는 파찰음 범주에서 평균적으로 통계적으로 유의한 20%의 집단 개선이 관찰됐다는 점이 같은 리뷰의 비교표에 정리돼 있다. 다만 이 수치는 훈련을 동반한 조건에서의 결과이며, 훈련 없이 바로 적용했을 때도 동일한 폭의 개선이 재현되는지는 별도로 검증이 필요한 부분이다.

소아 적용에서의 후보군 효과

다채널 비선형 주파수 압축을 체계적으로 검증한 캐나다 웨스턴 온타리오 국립청각센터의 Glista, Scollie 연구진의 2009년 International Journal of Audiology 논문은 임상 현장에서 가장 많이 참조되는 문헌 중 하나다. 이 연구는 처리 전후의 어음인지와 음질을 비교했는데, 후속 해설 기사에서 정리된 바에 따르면 전체적으로 주파수 압축의 유의한 이득이 확인되었고, 특히 성인보다 아동이 더 큰 수혜 양상을 보였으며 고주파 쪽으로 국한된 고도 난청을 가진 참가자일수록 수혜 가능성이 높았다는 후보군 특성이 드러났다. 즉 주파수 하향 전환의 효과는 모든 난청인에게 균일하게 나타나는 것이 아니라, 청력형과 연령이라는 두 변수에 따라 후보군이 갈리는 기술이라는 뜻이다.

소아에서 상대적으로 더 뚜렷한 이득이 보고되는 것은, 아동이 말소리 습득 단계에서 치찰음이나 어말 자음 같은 고주파 단서에 더 크게 의존하고 새로운 음향 신호에 적응하는 여지도 상대적으로 크기 때문이라는 것이 임상계의 일반적 해석이다. 다만 소아 대상 연구들은 표본 크기가 작고 적응 기간과 평가 방법이 저마다 달라, 단일 수치로 일반화하기는 어렵다는 지적도 함께 제기된다.

음질과 적응의 트레이드오프 논쟁

주파수 하향 전환이 임상 현장에서 만능 해법으로 자리잡지 못한 이유는 어음인지 개선이 공짜로 주어지지 않기 때문이다. 가장 흔히 보고되는 역효과는 치찰음 사이의 혼동이다. 고주파 성분을 저주파 쪽으로 압축하는 과정에서 스펙트럼 피크의 상대적 위치가 바뀌면, 원래는 구분되던 마찰음의 변별 단서가 뒤섞일 수 있다는 점이 여러 연구에서 지적된다. 실제로 정상청력군과 경도-중등도 난청군을 대상으로 두 가지 주파수 압축 방식과 한 가지 전위 방식을 비교한 연구에서는 주파수 압축 계열의 두 알고리즘에서는 가청성 개선 효과가 확인된 반면, 전위 방식에 대해서는 부정적인 결과가 나와 해당 집단에는 전위 방식의 사용을 신중히 해야 한다는 결론이 제시됐다. 알고리즘 간에도 효과의 방향과 크기가 다르게 나타날 수 있다는 의미다.

음질 측면의 우려도 꾸준히 제기된다. 음악이나 자연스러운 환경음처럼 넓은 대역의 복잡한 스펙트럼을 가진 신호는 주파수가 압축되거나 전위되면 원래의 음색이나 화성 관계가 왜곡되기 쉽고, 이는 장기간 착용 시 주관적 음질 만족도를 떨어뜨리는 요인으로 꼽힌다. 이런 이유로 다수의 연구자들은 압축 시작 주파수와 압축비를 지나치게 공격적으로 설정하지 않도록 권고하며, 실이측정(REM)을 통한 전후 비교로 가청 이득과 음질 영향을 함께 확인하는 적합 전략이 강조된다. 적응 기간도 개인차가 커서, 일부 착용자는 수 주가 지난 뒤에야 긍정적 평가로 돌아서는 양상이 임상에서 공통적으로 관찰된다.

임상 적용 시 고려할 평가 틀

이상의 근거들을 종합하면, 주파수 하향 전환은 특정 조건에서 분명한 가청성 개선을 제공할 수 있는 도구이지만 모든 급추락형 난청에 일괄 적용할 성격의 기술은 아니라는 결론에 이른다.

1. 사청역 선별적합 전 사청역 유무를 심리음향적으로 선별한다.
2. 지각 변화 비교적합 후에는 치찰음 변별 검사나 유사 음소 식별 과제를 통해 처리 전후의 지각 변화를 정량적으로 비교하는 절차가 권장된다.
3. 균형점 탐색특히 S-Sh 혼동 검사처럼 설정값을 미세조정하는 데 활용할 수 있는 간단한 선별 도구들이 임상 현장에 소개되어 있어, 압축 강도를 과도하게 높이기 전에 가청성 이득과 음질 저하 사이의 균형점을 찾는 작업이 중요하다.
4. 소아 다면적 모니터링소아 재활에서는 특히 보호자와 언어재활사의 관찰을 포함한 다면적 모니터링이 뒷받침되어야, 단기간의 어색함과 장기적 지각 이득을 구분해 적합을 조정해 나갈 수 있다.

참고문헌

강동훈은 하나히어링 대표 전문청능사로, 청각학 학사와 석사를 마치고 현재 청각학 박사과정에 재학 중이다.