미세구조 음향 코딩, 신규 인공와우 사용자의 소음 속 말소리 이해도 향상

프랑스에서 진행된 무작위 이중맹검 교차 시험에서, 음위상(tonotopic) 방식으로 피팅된 인공와우에 미세구조 신호를 추가하면 신규 사용자가 배경 소음 속에서 말소리를 더 잘 이해하는 것으로 나타났습니다.

난청이 있는 분들에게 가장 듣기 어려운 상황은 조용한 방이 아닌 경우가 대부분입니다. 식당, 가족 모임의 식사 자리, 번잡한 거리처럼 듣고 싶은 목소리가 다른 모든 소리와 경쟁하는 곳들입니다. 청력 기기가 소리의 세밀한 부분을 어떻게 부호화하느냐는 바로 이러한 상황에서 실질적인 차이를 만들어 낼 수 있습니다.

Clinical and Experimental Otorhinolaryngology에 게재된 새로운 임상시험은 처음으로 인공와우를 이식받는 사람들을 대상으로 이 문제를 살펴보았습니다. 연구진은 귀의 자연스러운 주파수 지도에 맞춰 인공와우를 프로그래밍했을 때, 이른바 미세구조 정보를 보존하는 음향 코딩 전략이 소음 속 말소리 이해도를 향상시키는지 알아보았습니다.

배경: 연구진이 이 주제에 주목한 이유

인공와우는 소리를 전기 펄스로 변환하여, 내이의 나선형 청각 기관인 달팽이관 안에 삽입된 전극을 따라 전달합니다. 사용자가 실제로 듣는 소리는 두 가지 프로그래밍 선택에 따라 달라집니다. 첫 번째는 주파수 지도, 즉 어떤 음높이를 어떤 전극에 할당하느냐입니다. 음위상 피팅에서는 개인의 달팽이관 CT 영상을 활용하여, Greenwood 함수라는 공식에 따라 각 전극을 해당 부위의 귀가 본래 처리하는 음높이에 맞춥니다.

두 번째는 코딩 전략, 즉 소리의 리듬과 타이밍을 펄스로 어떻게 변환하느냐입니다. 기존 전략은 주로 소리의 느린 포락선(envelope)을 전달합니다. 미세구조 전략은 음파 안의 빠른 타이밍 정보까지 보존하려고 하는데, 이 정보는 음높이에 관한 정보를 담고 있으며 배경 소음과 목소리를 구분하는 데 도움이 되는 것으로 여겨집니다.

이전 연구들은 음위상 피팅이 소음 속 말소리 인지에 도움이 된다고 시사했지만, 서로 다른 코딩 전략이 섞여 있었기 때문에 미세구조 신호 자체가 얼마나 기여하는지는 불분명했습니다. 이번 시험은 바로 이 질문만을 따로 검증하도록 설계되었습니다.

연구 방법

연구팀은 2023년 4월부터 2024년 6월까지 프랑스의 한 전문 의료기관에서 처음으로 인공와우를 이식받는 성인 24명을 모집했습니다. 모든 참가자는 양측 고도~심도 감각신경성 난청이 있거나, 발생 후 5년 미만의 완전 난청이 있었습니다. 모든 참가자에게는 본인 달팽이관의 평판형 CT 영상을 바탕으로 만든 음위상 주파수 지도가 적용되었습니다.

이후 각 참가자는 미세구조 신호를 포함한 전략과 기존 전략, 두 가지 코딩 전략을 순서대로 각각 6주씩 사용했습니다. 순서는 무작위로 정해졌으며, 검사 중 어떤 전략이 작동하고 있는지 참가자와 평가자 모두 알지 못했습니다. 각 6주 기간이 끝난 후 참가자들은 조용한 환경과 여러 수준의 배경 소음 환경에서 말소리 인지 검사를 받았고, 음악 인지 과제도 수행했습니다.

연구 결과

말소리가 배경 소음보다 적당히 클 때, 미세구조 코딩은 소음 속 말소리 인지를 유의미하게 향상시켰습니다. 주변의 웅성거림 위로 목소리가 뚜렷하게 들리는 정도인 +9데시벨의 신호 대 잡음비에서, 미세구조 코딩을 사용했을 때 점수가 사용하지 않았을 때보다 평균 6퍼센트포인트 높았습니다(p = 0.010).

조용한 환경에서의 말소리 이해도와 표준 순음 청력검사 결과는 변화가 없었습니다. 다시 말해, 미세구조 신호는 더 쉬운 조건에서의 성능을 전혀 떨어뜨리지 않으면서 소음 속에서 추가적인 이점을 제공했습니다.

음악 인지에서도 향상이 나타났습니다. 참가자들은 미세구조 코딩을 사용했을 때 멜로디가 오르내리는 모양인 선율 윤곽을 7.2퍼센트포인트 더 정확하게 식별했습니다(p = 0.030). 탐색적 하위 집단 분석에서는 저주파 음높이 변별력이 약 8.5 Hz 향상되었습니다(p = 0.04).

가장 의미 있는 결과는 아마도 연구가 끝난 뒤 참가자들이 자유롭게 선택할 수 있게 되었을 때, 75퍼센트 이상이 미세구조 코딩을 적용한 음위상 지도를 일상 설정으로 유지했다는 점일 것입니다.

난청이 있는 분들에게 주는 의미

이 연구는 청각 과학의 폭넓은 교훈을 다시 한번 확인시켜 줍니다. 소리를 처리하는 방식의 세부 사항은 소음 속에서 가장 중요하다는 것입니다. 조용한 진료실에서는 똑같이 들리는 두 가지 설정이 식당에서는 전혀 다른 성능을 보일 수 있으며, 그 이점은 난청이 있는 분들이 가장 어려움을 겪는 바로 그곳에서 나타납니다.

또한 이 연구는 개인 맞춤화의 가치를 보여줍니다. 이번 시험의 음위상 지도는 각 개인의 귀에 맞게 만들어졌으며, 코딩 전략은 그 개인 맞춤 기반 위에 더해졌습니다. 인공와우 대상자라면, 이번 결과를 근거로 청각 전문 팀과 코딩 전략 옵션에 대해 상의해 보시기 바랍니다. 그보다 훨씬 많은 비교적 가벼운 난청이 있는 분들을 위해서도, 더 풍부한 소리의 세부 정보와 개인 맞춤 설정이라는 같은 원칙이 최신 보청기에 점점 더 많이 적용되고 있습니다.

인공와우 클리닉을 넘어, 시끄러운 곳에서의 소리 디테일

이번 시험은 고도~심도 난청을 위한 수술용 기기인 인공와우를 대상으로 했으며, 이 범위의 난청이 있는 분들은 임상 피팅을 통해 가장 큰 도움을 받을 수 있습니다. 하지만 소리의 세부 정보를 더 많이 보존할수록 주로 배경 소음 속에서 효과가 나타난다는 핵심 결과는, 경도~중등도 난청이 있는 성인을 위한 새로운 FDA-OTC 보청기의 설계 원리와도 맞닿아 있습니다.

Panda Quantum이 그 한 예입니다. 시끄러운 환경에서도 더 선명한 말소리를 목표로 하는 적응형 소음 감소 기능과 16채널 처리를 갖춘 외이도 리시버형(RIC) 기기입니다. 이번 연구의 개인 맞춤 지도처럼, 원하는 경우 개인에게 맞게 조정할 수도 있습니다. 선택 사항인 Panda 앱으로 주파수별 귓속 청력 검사를 진행하고 사용자의 청력 프로필에 맞게 이득과 주파수 응답을 조정할 수 있으며, 앱이나 검사 없이도 모든 기능이 작동합니다.

Quantum은 1회 충전으로 20시간 사용할 수 있고, 케이스로 3회 추가 완충이 가능해 총 80시간 사용할 수 있으며, 블루투스로 통화, TV, 음악을 스트리밍하고, 5년 보증과 기기 수령일부터 시작되는 45일 체험 기간이 제공됩니다. 자세한 내용은 pandahearing.com에서 확인하실 수 있습니다.

연구의 한계

이 시험은 단일 기관에서 참가자 24명을 대상으로 한 소규모 시험이었으며, 모든 참가자가 한 제조사의 기기를 사용했습니다. 저자 중 한 명은 인공와우 제조사인 MED-EL의 연구 부서 소속이므로, 독자들은 결과를 해석할 때 이 점을 고려해야 합니다. 또한 연구진은 높은 소음 수준에서 기간 효과를 관찰했는데, 이는 전략을 사용한 순서가 일부 점수에 영향을 미쳤다는 의미로, 해당 소음 수준에서의 해석을 어렵게 만듭니다.

주관적인 음악 감상 만족도에 대한 효과는 객관적인 음높이 및 윤곽 측정치보다 일관성이 떨어졌으며, 6주의 적응 기간으로는 1년 이상 매일 사용한 뒤의 청취 성능을 파악하지 못할 수 있습니다.

결론적으로

신규 인공와우 사용자에게 이번 시험은 개인 맞춤 음위상 지도에 미세구조 코딩을 적용하면 조용한 환경에서의 단점 없이 배경 소음 속에서, 그리고 음악의 윤곽을 듣는 데 있어 측정 가능한 이점을 얻을 수 있음을 시사합니다. 그 밖의 모든 분들에게는, 어떤 청력 기술을 평가하든 물어야 할 질문은 조용한 방에서 어떻게 들리느냐가 아니라 실제로 대화가 오가는 시끄러운 곳에서 어떤 성능을 보이느냐라는 점을 보여주는 또 하나의 증거입니다.

Creff G, Bernard-Le Liboux N, Bourdon H, Pean V, Wallaert N, Tisserand R, Godey B. Evaluation of Fine Structure Coding in New Cochlear Implant Users with Tonotopic Fitting: a Prospective, Randomized, Double-Blind, Cross-Over Study. Clinical and Experimental Otorhinolaryngology. 2026. PubMed에서 검색. https://doi.org/10.21053/ceo.2026-00039