Modulation Interference from Speech-Modulated Noise in Bimodal Cochlear Implant Users

Jae Ho Han; Hyo Jung Choi; Jae Hee Lee

doi:10.21848/asr.240171

Audiology and Speech Research > Volume 20(4); 2024 > Article

Han, Choi, and Lee: Modulation Interference from Speech-Modulated Noise in Bimodal Cochlear Implant Users

Research Paper

Audiol Speech Res 2024;20(4):234-241.

Published online: October 31, 2024

DOI: https://doi.org/10.21848/asr.240171

Modulation Interference from Speech-Modulated Noise in Bimodal Cochlear Implant Users

Jae Ho Han^1,²

, Hyo Jung Choi^1,^3,⁴

, Jae Hee Lee^1,⁵

¹Department of Audiology and Speech Language Pathology, Hallym University of Graduate Studies, Seoul, Korea

²Department of Communication Sciences and Disorders, The University of Iowa, Iowa City, IA, USA

³Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, Nowon Eulji Medical Center, Eulji University School of Medicine, Seoul, Korea

⁴Eulji Tinnitus and Hearing Research Institute, Nowon Eulji Medical Center, Seoul, Korea

⁵HUGS Center for Hearing and Speech Research, Hallym University of Graduate Studies, Seoul, Korea

Correspondence: Jae Hee Lee, PhD Department of Audiology and Speech Language Pathology, Hallym University of Graduate Studies, 405 Yeoksam-ro, Gangnam-gu, Seoul 06198, Korea
Tel: +82-2-2051-4952 Fax: +82-2-3451-6618 E-mail: leejaehee@hallym.ac.kr

Received October 11, 2024 Revised October 15, 2024 Accepted October 15, 2024

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

Purpose

This study examined modulation interference in sentence recognition for bimodal cochlear implant (CI) users.

Methods

Thirteen bimodal users and thirteen normal-hearing (NH) listeners (reference) participated in this study. The adaptive Korean Matrix sentence-in-noise test measured the speech reception thresholds (SRTs) required for 50% speech-in-noise intelligibility. As background noise, we presented two background noises: stationary speech-shaped noise (SSN) and single-talker speech-modulated masker (International Collegium of Rehabilitative Audiology noise, ICRA). The amount of masking release due to fluctuations in the speech-modulated noise, called speech masking release (SMR), was calculated from the difference between SRTs with SSN and SRTs with ICRA noise. The SRTs were measured twice for bimodal CI users: CI-only and bimodal listening.

Results

The mean SMR for NH listeners was approximately 12 dB. The mean SMR for bimodal CI users was about -5 dB, with either CI alone or bimodal listening. This means that bimodal CI users experienced modulation interference rather than masking release from the temporal fluctuations. We observed positive bimodal benefits, yet the interference from fluctuating maskers was similar between the CI-only and bimodal listening. The low-frequency aided hearing thresholds in the non-implanted ear were unrelated to the amount of SMR for bimodal users.

Conclusion

NH listeners could take advantage of temporal fluctuations in the speech-modulated noise. However, bimodal CI listeners hardly glimpsed target speech in the dips of the speech-modulated masker, regardless of listening mode. Bimodal listening did not significantly reduce modulation interference compared to CI-only listening.

Key Words: Modulation interference, Speech-modulated noise, Speech masking release, Bimodal listening, Cochelar implant

중심 단어: 변동 소음 방해, 어음변동소음, 어음차폐해제, 바이모달청취, 인공와우

INTRODUCTION

우리는 일상생활에서 다양한 소음 환경에서 의사소통을 하고 있으며, 소음의 여러 특성이 청자의 소음하 의사소통에 영향을 준다(Wang & Xu, 2021). 조용한 듣기 상황에서만 어음인지 능력을 평가할 경우 이를 통해 소음하 의사소통의 어려움을 예측하기 어려우므로 다양한 소음을 이용하여 어음인지 능력을 측정해왔다(Francart et al., 2011; Hawley et al., 2004). 건청인(normal-hearing, NH)의 경우 어음스펙트럼소음(speech-shaped noise, SSN)과 같은 비변동 소음(stationary masker)보다 변동 소음(fluctuating masker) 환경에서 어음인지 능력이 더 좋았다. Cooke(2006)은 glimpsing 모델을 이용하여 변동 소음하 인지도 증가에 대해 설명하였는데, glimpsing이라는 용어를 사용하는 이유는 목표 어음과 소음 모두 변동 특성을 가질 때 어음의 강도가 소음보다 더 커지는 순간(신호대소음비 [signal-to-noise ratio, SNR] 증가) 목표 어음의 정보를 더 많이 가질 수 있기 때문이다. 이러한 결과는 NH를 대상으로 한 여러 연구에서 공통적으로 보고하였으며 glimpsing이라는 용어 외에 어음차폐해제(speech masking release, SMR), 변동 소음혜택(fluctuating masker benefit, FMB), 딥 청취(dip-listening)라 부르기도 한다(Bernstein & Brungart, 2011; Cooke, 2006; Festen & Plomp, 1990; Fogerty et al., 2018; Irsik et al., 2022; Jung et al., 2023; Li & Loizou, 2007).

다양한 선행 연구에서 난청인을 대상으로 변동 소음과 비변동 소음하에서 어음인지도를 측정하여 SMR 혹은 FMB를 구하였다(Eisenberg et al., 1995; Fogerty et al., 2015; Francart et al., 2011; Jensen & Bernstein, 2019; Jung et al., 2022; Summers & Molis, 2004). 예를 들면 어음의 변동 특성을 가진 소음(speech-modulated masker)을 배경 소음으로 제시하거나(Fogerty et al., 2015; Francart et al., 2011; Jung et al., 2022), 정현 곡선을 따라 소음의 진폭을 변조시킨 변동 소음(sinusoidally amplitude modulated noise)을 제작한 후 변조 비율(modulation rate), 변조 깊이(modulation depth) 등을 달리하여 결과를 비교하기도 하였다(Jensen & Bernstein, 2019; Jung et al., 2023). 서로 다른 연구 방법에도 불구하고 공통적으로 난청인의 SMR이 NH에 비해 더 적었다.

인공와우(cochlear implant, CI)는 고심도 난청인의 청력과 조용한 듣기 상황에서의 어음인지 능력을 상당히 개선시켜준다. 그러나 CI 사용에도 불구하고 소음이 있는 상황, 특히 변동 소음이 제시된 조건에서 의사소통에 어려움을 가진다(Liu et al., 2019; Nelson et al., 2003; Nelson & Jin, 2004; Stickney et al., 2004; Zirn et al., 2016). Liu et al.(2019)의 결과에서 CI 사용자는 변동 소음으로부터 어음인지 시 크게 방해를 받았으며, 특히 목표 화자와 경쟁 화자의 성별이 같을 때 더 큰 어려움을 보였다. CI 사용자가 변동 소음하에서 특히 더 낮은 인지도를 보이는 것은 CI 사용으로 인해 저하된 주파수해상 능력(spectral resolution), 제한된 시간미세구조(temporal fine structure) 정보에 의한 것으로 설명되었다(Croghan & Smith, 2018; Fu & Nogaki, 2005; Jin et al., 2013; Kwon et al., 2012; Nelson et al., 2003; Nelson & Jin, 2004; Stronks et al., 2020; Zirn et al., 2016).

CI를 사용하지 않는 반대편 귀에 보청기(hearing aid, HA)를 착용하는 바이모달(bimodal) 청취 시 저주파수의 음향 단서를 보완할 수 있어 소음하 문장인지에 도움이 될 수 있다(Hoppe et al., 2018; Morera et al., 2005). 그러나 이와 반대로 바이모달 사용에도 소음하 숫자인지(digit-in-noise recognition)가 크게 개선되지 않았다는 보고도 있다(de Graaff et al., 2021). 연구마다 서로 다른 종류의 목표 어음 및 소음을 사용하였으므로 결과들을 직접 비교하기에 한계점이 있다. 그러나 전반적으로 CI 혹은 바이모달 사용자 모두 NH에 비해 미미한 SMR을 보이거나 아예 변동 소음 혜택을 보이지 않았다.

CI 사용자들의 변동 소음하 의사소통의 어려움을 평가하기 위해서는 어음의 변동 특성을 가지도록 제작한 소음 혹은 경쟁 화자의 어음을 활용할 수 있다(Croghan & Smith, 2018; Goldsworthy & Markle, 2019). 임상 현장에서 SMR 결과를 쉽게 활용하기 위해서는 현재 사용 가능한 평가 도구 내에서 이를 직접 측정하는 것이 유용하다. 한국인 청자를 대상으로 시행 가능한 소음하 문장인지검사 도구 중 한국어 버전 Hearing in Noise Test (Moon et al., 2008)의 경우 도구 내 소음으로 비변동 소음(SSN)만을 포함하므로 이를 통해 SMR을 측정하는 데 한계가 있다. 한국어 버전 Matrix Sentence in Noise Test (K-Matrix; Kim & Lee, 2018)의 경우 SSN 외에 International Collegium of Rehabilitative Audiology (ICRA)와 같은 어음변동소음(speech-modulated masker)을 배경소음으로 제시할 수 있다.

따라서 본 연구에서는 바이모달 CI 사용자를 대상으로 변동 소음과 비변동 소음을 이용하여 K-Matrix 소음하 문장인지검사를 진행하여, 두 소음 간 결과 차이를 통해 SMR을 구하였다. CI만 사용할 때보다 바이모달 청취(CI + HA) 시 바이모달 CI 사용자의 SMR이 변화하는지 확인하고, 500 Hz 이하 저주파수에서의 HA 사용 후 청력(HA-aided threshold)과 SMR 간 상관성을 확인하고자 하였다. NH 대상자는 대조군으로 참여하였으며, NH 결과는 바이모달군의 결과 분석 시 참고(reference)로 활용하였다.

MATERIALS AND METHODS

연구 대상

본 연구에는 한 귀에는 CI를, 반대 귀에는 HA를 사용 중인 바이모달 CI 사용자 13명(남성 4명, 여성 9명)이 참여하였다. 바이모달 CI군의 평균 연령은 45.15세였고(standard deviation [SD], 10.50; range, 27~58세), 대상자 모두 언어 습득 후 난청이 시작(post-lingual)되었다고 보고하였다. 순음청력검사기(AudioStar pro; Grason-Stadler, Eden Prairie, MN, USA), 헤드폰(TDH-39P; Telephonics, Farmingdale, NY, USA), 음장스피커(Activer speaker; RadioEar, Middelfart, Denmark)를 사용하여 순음청력검사와 음장청력검사를 진행하였다. CI 사용 귀를 기준으로 CI 사용 전(unaided) 네 개 주파수(500, 1,000, 2,000, 4,000 Hz)에서 측정한 평균 순음역치(four-frequency pure-tone average, 4FPTA)는 평균 119.02 dB hearing level (HL) (SD, 1.97), CI 사용 후(CI-aided) 4FPTA는 평균 31.06 dB HL (SD, 8.51)였다. HA 사용 귀를 기준으로 HA 사용 전(unaided) 4FPTA는 평균 85.90 dB HL (SD, 25.44), HA 사용 후 측정한(HA-aided) 4FPTA는 평균 56.04 dB HL (SD, 14.58), 250, 500 Hz의 저주파수 pure-tone average (PTA)는 평균 44.23 dB HL (SD, 13.52)였다. 바이모달 대상자가 사용 중인 CI와 HA 정보와 사용 기간을 Table 1에 제시하였다.

NH 13명(남성 2명, 여성11명)이 참여하였으며, NH 결과는 바이모달군의 결과 분석 시 참고 결과(reference)로 사용되었다. NH의 평균 연령은 28.69세(SD, 6.55; range, 20~37세)였고, NH 대상자 모두 양 귀 250~8,000 Hz 이내 옥타브 단위 주파수에서 20 dB HL 미만의 순음청력역치를 보였다. 보통대화레벨(65 dB sound pressure level [SPL])에서 어음 제시 시 95% 이상의 단어인지도와 문장인지도를 보였다.

바이모달, NH 대상자 모두 이명, 어지럼, 신경학적 병력을 보이지 않았으며, 임피던스 청력 검사기기(Resonance R25C; Resonance, Gazzaniga, Italy)를 이용하여 확인한 결과 양이 모두 A형 고막운동성을 보였다. 연구에 참여하기 전 대상자들에게 본 연구의 목적 및 방법 등에 대해 설명 후 참여자들의 동의 후에 연구를 진행하였다.

연구 절차

본 연구에서는 Oldenburg Measurement Applications (OMA) software (HörTech gGmbH, Oldenburg, Germany)를 이용하여 변동형(adaptive) K-Matrix 소음하 문장인지검사를 시행하였다. K-Matrix 문장은 10 × 5 행렬(matrix)에 포함된 50개의 단어 중 5개 단어를 무작위 선택하여 조합한 문장이므로 각 문장이 동일한 구조와 문장 길이를 가지는 특징이 있다 (Kim & Lee, 2018). Matrix 검사 절차대로 소음은 65 dB SPL에서 제시되었고, 매 문장을 듣고 보인 대상자의 반응에 따라 OMA를 통해 문장의 강도가 조절되었다. 각 대상자가 약 50%의 소음하 문장인지에 필요한 SNR을 측정하여 어음인지역치(speech reception threshold, SRT)를 구하였다. 대상자의 귀로부터 1미터 거리, 정면(0° azimuth)에 위치한 라우드스피커(SC-M53; DENON, Kawasaki, Japan)와 Fireface UCX 디지털 아날로그 변환기(RME, Haimhausen, Germany)를 통해 목표 문장과 소음을 함께 제시하였다.

본 연구에서는 의미차폐(informational masking)를 배제하기 위해 연구용 K-Matrix 문장인지검사 도구 내에 선택 가능한 두 가지 소음을 사용하였다. 첫 번째 소음은 어음스펙트럼 소음(SSN)으로 K-Matrix 문장 음원의 장기평균어음스펙트럼을 가지며 시간에 따라 강도가 일정한 특징을 가진다. 두 번째 소음은 ICRA 소음(Dreschler et al., 2001)으로 SSN처럼 장기평균어음스펙트럼을 가지나, 화자 한 명이 녹음한 어음의 포락선(envelope) 형태를 가지는 어음변동소음(speech-modulated noise)이다. SSN과 ICRA 소음 조건에서 SRT를 구하였고, 두 소음 조건 간 SRT 차이 값을 통해 SMR을 구하였다(SMR = [SRT with SSN] minus [SRT with ICRA]). SRT 값이 작을수록 소음하 어음인지가 더 좋은 것이므로 SMR 값이 양수(positive value)일 경우 변동 소음이 어음인지에 주는 혜택이 있음을 의미하고, 음수(negative value)일 경우 변동 소음이 어음인지에 오히려 방해를 주었음을 의미한다.

실험을 시작하기 전에 대상자가 SSN, ICRA 소음하에서 K-Matrix 문장을 인지하고 따라 말하는데 친숙해지는 연습 과정을 가졌으며, 순서에 따른 이월(carryover) 효과를 고려하여 소음 종류는 무작위 순서로 제시하였다. 바이모달 CI 사용자의 경우 CI만 사용 후(CI only) 그리고 바이모달 청취(CI + HA) 후 SRT를 반복 측정하였으며, 듣기 모드(CI only, CI + HA) 순서 또한 무작위로 하였다.

통계 분석

자료 분석 시 Statistical Product and Service Solution (SPSS version 25.0; IBM Corp., Armonk, NY, USA)을 이용하였다. 본 연구에서는 NH 데이터를 그룹 간 변수로 사용하지 않고 기준값(reference)으로 활용하여, 각 그룹의 결과를 따로 분석하였다. NH의 경우 대응표본 t 검정을 통해 그룹 내 변수(소음 종류, SSN, ICRA)에 따른 주효과를 확인하였다. 바이모달 CI의 경우 반복 측정된 이원분산분석을 통해 그룹 내 변수 두 개(소음 종류, SSN, ICRA; 듣기 모드, CI only, bimodal)에 따른 주효과 및 상호작용을 분석하였다. 피어슨 상관분석을 통해 바이모달 대상자의 SMR과 보장구 착용 후 저주파수 평균청력역치 간 상관성을 확인하였다. 모든 통계 분석은 유의 수준 0.05 미만에서 검증하였다.

RESULTS

Mean SRTs and SMRs in NH and bimodal CI listeners

두 가지 소음 종류(SSN, ICRA)에 따른 NH의 평균 SRT는 Figure 1A에, 두 소음 조건 간 SRT 차이 값을 통해 구한 SMR 평균값을 Figure 1C에 제시하였다. Figure 1A 에 제시하였듯이, NH의 SSN, ICRA 소음하 평균 SRT가 -7.59 dB SNR (SD, 0.80; range, -8.80~-6.50 dB SNR), -19.42 dB SNR (SD, 1.15; range, -22.00~-18.00 dB SNR)으로 대응표본 t 검정 결과 SSN에 비해 ICRA 소음하 SRT가 유의하게 더 낮았다(t(12) = 36.19; p < 0.05). SRT가 작을수록 소음하 어음인지가 좋음을 의미하므로 ICRA 소음하 어음인지가 유의하게 더 좋았음을 의미한다. Figure 1C를 통해 알 수 있듯이, NH의 평균 SMR은 11.84 dB (SD, 1.18; range, 10.20~14.10 dB)였다. 13명 NH 대상자의 SMR이 최소 10.20 dB, 최대 14.10 dB이었으므로 NH 대상자의 경우 SSN에 비해 ICRA 소음에서 SRT가 최소 10 dB 이상 개선되는 상당한 변동소음혜택을 보였다.

바이모달 CI 대상자의 경우 CI만 사용하였을 때와 CI와 HA를 모두 사용한 바이모달 청취 시 SRT를 각각 구하였고, 평균 SRT는 Figure 1B에, 평균 SMR은 Figure 1D에 제시하였다. Figure 1B에 제시하였듯이, 바이모달 CI군이 CI만 사용하고 측정하였을 때 SSN과 ICRA 소음하 평균 SRT가 각각 1 dB SNR (SD, 5.00; range, -3.90~14.50 dB SNR), 6.53 dB SNR (SD, 6.97; range, -4.50~18.50 dB SNR)이었다. 바이모달(CI + HA) 청취 시 SSN과 ICRA 소음하 평균 SRT는 각각 -1.92 dB SNR (SD, 2.74; range, -6.60~3.80 dB SNR), 3.16 dB SNR (SD, 7.65; range, -5.40~18.30 dB SNR)이었다. 반복측정 이원분산분석 결과, 소음 종류(F(1, 12) = 20.06; p < 0.05)와 듣기 모드(F(1, 12) = 17.68; p < 0.05)에 따른 주효과가 유의하였고, 두 변수 간 이원상호작용은 유의하지 않았다(p > 0.05). CI만 사용하였을 때보다 바이모달 청취 시 전반적으로 3 dB 가량 소음하 인지가 더 좋았고, ICRA 소음보다 SSN 소음에서 소음하 인지가 약 5 dB 가량 더 좋았다. Figure 1D에 제시하였듯이, CI만 사용 시 평균 SMR이 -5.53 dB (SD, 5.50; range, -16.60~0.60 dB), 바이모달 청취 시 평균 SMR이 -5.08 dB (SD, 5.42; range, -16.60~2.50 dB)이었다. 이원상호작용이 유의하지 않았으므로 바이모달 CI 대상자들은 듣기 모드에 상관없이 변동 소음으로 인해 소음하 인지가 5 dB 가량 저하되었다고 해석할 수 있다. 요약하면, NH 대상자는 소음하 어음인지 시 상당한 변동소음혜택을 가지나, 바이모달 CI 대상자는 듣기 모드에 상관없이 어음인지 시 변동소음혜택이 아닌 변동소음방해(modulation interference)를 받았다.

Individual SRTs and correlation for bimodal CI listeners

위의 평균 결과를 통해 알 수 있듯이 바이모달 대상자는 변동 소음으로부터 혜택이 아닌 방해를 받음을 확인하였다. CI 사용자의 경우 소음하 어음인지에 개인차가 큰 경향을 보이므로, Figure 2에 13명의 바이모달 대상자별 SRT를 제시하였다. Figure 2A, Figure 2B를 통해 알 수 있듯이, CI만 사용하든 바이모달 청취를 하든 13명의 바이모달 대상자 중 12명은 SSN에 비해 ICRA 소음하에서 SRT가 더 상승(인지도 저하)하였고, 특히 대상자 중 일부는 SSN에 비해 ICRA 소음하에서 SRT가 10 dB 이상 상승하는 등 ICRA 소음하 인지도가 상당히 저하되기도 하였다.

피어슨 상관분석을 통해 바이모달 대상자의 SMR 정도와 바이모달 대상자의 보장구 착용 후 청력과 상관성이 있는지 확인하였다. SMR 정도와 CI-aided 4FPTA (0.5, 1, 2, 4 kHz), HA-aided 저주파수(0.25, 0.5 kHz) PTA 혹은 4FPTA와 상관성을 가지는지 확인한 결과, 모든 경우에서 유의한 상관성을 보이지 않았다(p > 0.05). 즉, CI 혹은 HA 사용 후 청력과 변동소음방해 정도와 유의한 상관성이 없었다.

DISCUSSIONS

본 연구에서는 K-Matrix 소음하 문장인지검사 도구 내 SSN(비변동 소음)과 ICRA 소음(어음변동소음)을 이용하여 NH와 바이모달 CI 사용자의 소음하 어음인지 능력을 측정하였다. NH의 경우 비변동 소음에 비해 어음변동소음 조건에서 약 12 dB 가량 인지도가 향상하여 상당한 SMR을 보였다. 본 연구와 다른 평가 도구 및 연구 방법을 사용한 선행 연구에서도 NH는 높은 SMR을 보였다(Bernstein & Brungart, 2011; Cooke, 2006; Eisenberg et al., 1995; Irsik et al., 2022; Jung et al., 2021, 2023; Li & Loizou, 2007). 즉, 변동 소음하 어음인지 시 NH는 변동 특성으로 SNR이 증가하는 순간마다 어음의 정보를 glimpsing할 수 있어 변동 소음하 인지가 향상하였다.

CI 사용자는 CI 사용으로 청력이 상당히 개선되나 소음하에서, 특히 변동 소음하에서 의사소통에 많은 어려움을 가진다. 바이모달 CI 사용자를 대상으로 CI 사용 혹은 바이모달 청취 시 소음하 어음인지 능력을 비교하여 전반적인 바이모달 청취 혜택을 측정한 연구는 다수 있었으나(Kong et al., 2005; Neuman et al., 2017; Potts et al., 2009), 비변동 소음과 변동 소음을 모두 제시하여 바이모달 청취로 변동 소음 혜택 혹은 방해 정도가 변화하는지 확인한 연구는 비교적 제한적이다(Jin et al., 2013; Kwon et al., 2012; Stronks et al., 2020).

본 연구에 참여한 바이모달 CI 사용자는 비변동 소음보다 변동 소음하 어음인지도가 평균 5 dB 가량 더 나빴고, 13명 대상자 개인별 결과를 확인하였을 때 10 dB 이상 인지도가 저하되는 대상자도 있었다. 따라서 대부분의 바이모달 CI 대상자가 어음인지 시 소음의 변동 특성으로부터 glimpsing 기회를 잘 사용하지 못 하고, 오히려 변동 소음으로부터 방해를 받았다고 볼 수 있다. Jin et al.(2013)은 7명의 CI 사용 대상자에게 정현파 변조 특성을 가진 소음(4 Hz, 16 Hz)과 비변동 소음을 제시하여 SMR을 측정하였다. 본 연구 결과와 유사하게 Jin et al.(2013)의 CI 대상자들은 전반적으로 변동 소음으로부터 혜택이 아닌 방해를 받았다. 특히 변동 소음의 비율이 음절 속도와 유사한 4 Hz일 때 낮은 인지도를 보였으므로 목표 어음과 변동 소음의 변동 특성이 유사할 때 CI 사용자들의 어음인지가 더 크게 저하될 수 있겠다. Kwon et al.(2012)은 목표 문장과 변동 소음의 포락선(envelope) 중복 정도를 달리하여 glimpsing이 유리한 혹은 불리한 소음 조건을 제작하였다. NH와 CI군의 소음하 문장인지를 측정한 결과, NH는 glimpsing이 유리한 조건에서 소음하 문장인지 능력이 좋았던 반면, CI는 glimpsing이 유리한 조건에서도 변동 소음 혜택이 아닌 방해를 받았다.

Stronks et al.(2020)은 18명의 바이모달 CI 대상자에게 세 가지 소음 조건(SSN, 배블 소음, SSN과 배블 소음의 변동 특성을 합쳐 제작한 어음변동소음)에서 Dutch Matrix 문장을 제시하여 소음하 어음인지를 측정하였다. 분석 결과 CI만 사용할 때 보다 바이모달 청취 시 전반적으로 어음인지도가 좋았으나, SSN보다 배블 소음 혹은 어음변동소음에서 어음인지 시 더 어려움을 보였다. Goldsworthy & Markle(2019)은 SSN과 여러 변동 소음을 이용하여 CI 사용 아동, HA 사용 아동, NH 아동의 소음하 어음인지를 비교하였다. 측정 결과 SSN보다 2화자 배블 소음 조건에서 어음인지가 더 나빴고, 음악을 변동 소음으로 제시하였을 때 인지도가 비교적 좋았다. 따라서 변동 소음이 에너지 차폐만 제공하는지, 의미적 방해(informational interference)를 주는지에 따라 변동 소음 방해 정도가 다를 것으로 생각된다.

본 연구에 참여한 바이모달 CI 대상자 13명 중 12명이 혜택이 아닌 변동 소음 방해를 받았으며, 방해 정도에 개인 간 차이가 컸다. 본 연구에서 변동 소음 방해의 원인을 직접적으로 평가하지는 않았으나, 다수의 연구자들이 가청 정도(audibility)가 개선된 이후에도 난청인이 낮은 SMR을 보이는 이유는 주파수/시간해상 능력(spectral/temporal resolution)의 저하, 변동 특성에 따른 청각분리 능력(auditory segregation) 및 주의 집중력 저하 등의 여러 요인들이 복잡하게 영향을 미치기 때문이라고 설명해왔다(Jensen & Bernstein, 2019; Jung et al., 2023; Summers & Molis, 2004). 특히 CI 사용자의 경우 제한된 시간미세구조(temporal fine structure) 정보를 가지므로 이로 인한 부정적인 영향이 있다(Fu & Nogaki, 2005; Jin et al., 2013; Kwon et al., 2012; Nelson et al., 2003; Nelson & Jin, 2004; Stronks et al., 2020; Zirn et al., 2016). 이를 고려하였을 때 표준청력검사로 확인하는 순음청력역치, 보장구 착용 후 청력역치, 조용한 상황 속 단어 및 문장인지도 등으로 변동 특성이 있는 소음하 의사소통 어려움을 예측하는 데 한계가 있을 것으로 생각한다.

본 연구는 여러 가지 제한점을 가지고 있다. 첫 번째, 본 연구에서 사용한 ICRA 소음은 어음의 변동 특징을 가지도록 인위적으로 제작된 어음변동소음으로 시간미세구조 정보를 가지거나 의미차폐를 제공하지 않는다. 이러한 인위적인 어음변동소음은 난청인이 실제로 일상적으로 겪는 복잡한 환경 소음, 경쟁 화자의 어음의 영향을 반영하는 데 한계가 있다. 따라서 후속 연구에서는 일상에서 난청인이 자주 접하는 변동 소음을 제시하여 SMR을 측정하는 것이 필요하겠다. 두 번째, NH와 바이모달 대상자 수가 각각 13명으로 대상자 수가 제한적이었다. CI 대상자의 경우 개인 간 수행 능력에 차이가 큰 그룹이므로 추후 연구에서는 보다 많은 대상자를 모집하여 검증하는 것이 필요하다.

요약하면 NH의 경우 소음하 어음인지 시 약 12 dB 가량의 변동 소음 혜택을 보였으나, 바이모달 CI 사용자는 혜택이 아닌 오히려 변동 소음 방해(modulation interference)를 보였다. CI 반대 귀에 HA를 착용하였을 때 변동 소음 방해 정도가 유의하게 줄어들지 않았으며, 보장구 착용 후 측정한 평균 청력역치로 바이모달 사용자의 변동 소음 방해 정도를 예측하기 어려웠다. 따라서 청능사는 바이모달 대상자가 변동 소음하에서 어느 정도 의사소통의 어려움을 가지는지 직접 평가하고 이를 통해 재활을 계획하는 것이 필요하겠다.

Notes

Ethical Statement

This study was approved by the Institutional Review Board of Hallym University of Graduate Studies (#IRB: HUGSAUD850467).

Declaration of Conflicting Interests

There is no conflict of interests.

Funding

This work was supported by the Ministry of Education of the Republic of Korea and the National Research Foundation of Korea (NRF-2022S1A5A2A01048596).

Author Contributions

Conceptualization: Jae Ho Han, Hyo Jung Choi, Jae Hee Lee. Data collection and Formal analysis: Jae Ho Han, Hyo Jung Choi. Funding acquisition: Jae Hee Lee. Writing—original draft: Jae Ho Han. Writing—review & editing: all authors. Approval of final manuscript: Jae Hee Lee.

Acknowledgments

N/A

Figure 1.

Mean SRTs obtained with SSN and ICRA noises for NH (A) and bimodal CI listeners (B). Lower SRTs represent better speechin- noise recognition. Mean SMRs for NH (C) and bimodal CI listeners (D). Higher SMR values represent larger benefits from fluctuating masker. SRT: speech reception thresholds, SNR: signal-to-noise ratio, NH: normal-hearing, SSN: speech-shaped noise, ICRA: International Collegium of Rehabilitative Audiology noise, CI: cochlear implant, SMR: speech masking release.

Figure 2.

Individual SRTs of 13 bimodal users (dashed lines) with CI-only listening (A) and with bimodal listening (B). Thick solid lines show the mean SRTs of bimodal users. SRT: speech reception thresholds, SNR: signal-to-noise ratio, CI: cochlear implant, SSN: speech-shaped noise, ICRA: International Collegium of Rehabilitative Audiology noise.

Table 1.

Subject description

Subject	Sex	Age (yr)	Age of HL onset (yr)	HA ear/HA information and type	Duration of HA use (yr)	CI ear/CI information	Duration of CI use (yr)
1	Female	50	39	Rt/Resound LiNX 3D/BTE	11	Lt/Cochlear Nucleus 7	4
2	Female	36	19	Lt/Beltone Trust TST6/CIC	7	Rt/Cochlear Nucleus 7	9
3	Female	27	24	Rt/Phonak Naida Link M/BTE	3	Lt/Advanced Bionics Naida Q90	3
4	Female	48	34	Lt/Phonak Naida M70 SP/BTE	1	Rt/Cochlear Nucleus 7	14
5	Female	48	46	Rt/Phonak Audeo P90 /BTE	1	Lt/Medel Rondo 2	2
6	Female	47	44	Lt/Beltone Imagine 9/RIC	3	Rt/Cochlear Nucleus 7	3
7	Female	42	24	Lt/Oticon PG30 C/BTE	17	Rt/Advanced Bionics Naida Q70	17
8	Male	55	20	Lt/Starkey Picasso 2400/IIC	35	Rt/Cochlear Kanso 2	6
9	Male	56	45	Rt/Beltone Imagine 9/RIC	11	Lt/Medel Opus 2	11
10	Female	55	53	Lt/Beltone Amaze 17/BTE	1	Rt/Cochlear Nucleus 7	2
11	Male	58	40	Lt/Beltone Ally 3/RIC	10	Rt/Cochlear Nucleus 7	6
12	Female	38	3	Rt/ReSound ENZO Q/BTE	35	Lt/Medel Rondo 2	6
13	Male	27	10	Lt/Sonic Celebrate CL100/ITC	17	Rt/Advanced Bionics Harmony^TM	17

HL: hearing loss, HA: hearing aid, CI: cochlear implant, Rt: right ear, BTE: behind the ear, Lt: left ear, CIC: completely in canal, RIC: receiver in canal, IIC: invisible in canal, ITC: in the canal

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