Factors Affecting Reliability and Validity of Audiometric Hearing Thresholds

Kim, Kyoo Sang; Kim, Soyeun; Kim, Jinsook; Lee, Jung Hak; Jung, Ho Keun

Original Article

Hearing sciences

Korean Journal of Audiology 2000;4(2):154-162.

Factors Affecting Reliability and Validity of Audiometric Hearing Thresholds

Kyoo Sang Kim¹, Soyeun Kim¹, Jinsook Kim², Jung Hak Lee³, Ho Keun Jung¹

¹Industrial Safety & Health Research Institute, KOSHA, Incheon
²Department of Speech Pathology Audiology, College of Natural Sciences, Hallym University, Chuncheon
³Department of Otolaryngology, School of Medicine, Hallym University, Seoul, Korea

순음청력검사의 신뢰도와 정확도에 영향을 미치는 요인

김규상^¹^, 김소연^¹^, 김진숙^²^, 이정학^³^, 정호근^¹

^¹한국산업안전공단 산업안전보건연구원
^²한림대학교 자연과학대학 언어청각학부
^³한림대학교 의과대학 이비인후과학교실

Abstract

Various problems are encountered during the audiometric testing program. If the analysis is designed properly, certain testing problems will be identified, such as excessive noise in the test room, poor audiometric test technique, instrument calibration errors, employee response maladies, improper hearing protection, and medically referrable conditions. We investigated general characteristics of audiometrists, acoustic calibration of audiometers, and threshold differences in pure-tone audiometric test in experimental cases. Reliability and validity of audiometric hearing thresholds were significantly affected by deviations from calibration levels of audiometers. That is, a calibrated audiometer is a definite requirement for conducting an accurate hearing test. Therefore audiometer calibration shall be checked acoustically at least annually. Based on the results of this investigation, conducting audiometric tests for noise-exposed workers demands not only a competent examiner as well as a controlled acoustic test environment, but also exact instrumentation integrity.

Keywords: Pure-tone audiometry;Acoustic calibration;Hearing threshold.

교신저자：김규상, 403-711 인천광역시 부평구 구산동 34-6
전화) (032) 510-0927, 전송) (032) 518-0862, E-mail) kobawoo@kosha.net

서 론

소음성난청은 1991년 이후 특수건강진단에 의해 발견되는 직업성질환 유소견자중 가장 많은 비율을 차지하고 있다. 그리고 또한 피검자의 10% 이상이 요관찰자(C)로 판정을 받고 있다.¹⁾ 1998년 소음성 난청 유소견자는 849명(43.5%), 업무상질병으로서 난청은 232명(18.0%)을 차지하고 있었다.²⁾³⁾ 그러나 소음성 난청의 판정과 관련한 순음청력검사의 결과에 있어서 그 동안 논란이 많았다. 이는 피검자의 역치에 대한 기관간, 시기별, 검사자간 결과뿐만 아니라 청력검사방법, 청력검사 환경 및 청력검사기의 보정과 관련한 문제가 지적되었다.⁴⁾일례로 청력검사기의 보정방법, 보정주기에 대해 일관성이 없이 시행되거나, 보정방법에 대해 잘 모르고 있거나, 검사실의 환경이 청력검사를 하기에 부적절하거나 검사실의 소음수준을 측정하지 않아 현재의 상태를 모르는 경우가 대부분이다. 그리고 소음으로 인한 작업자의 일시적 청력저하를 충분히 고려하지 못하고 측정하였다. 또한 청력검사 요원의 대다수가 청력측정 교육을 받지 못한 상태였으며, 검사방법에 있어서 표준화되어 있지 못하였다. 이에 이와 관련한 청력검사의 정확도와 신뢰도의 향상을 위해서 청력정도관리를 1996년부터 실시하고 있으며, 청력검사기의 보정 점검방법, 검사실 환경, 검사자, 청력검사방법 등을 규정한 순음청력검사지침⁵⁾을 정하여 적정한 검사를 수행하도록 하고 있다.
순음청력검사는 소음성 난청의 발생 위험을 감소시킬 수 있는 효과적인 선별검사 방법이며, 진단, 사후관리, 보상 및 배상의 중요한 기준이 되며 또한 사업장에서는 근로자의 청력보존 프로그램의 성공여부를 평가할 수 있는 지표가 된다. 우리나라에서 현재 실시하고 있는 청력검사는 근로자 건강진단 실무지침에 따라 실시되고 있다.⁶⁾
그러나 청력검사자, 청력검사방법, 검사실 배경음에 대한 기준, 청력검사기의 보정 정도가 근로자에 대한 순음청력검사에서 일관성 있고 정확한 청력역치를 결정하는데 어떠한 요인이 어느 정도 영향을 미치는 것에 대해서는 연구가 거의 이루어지지 않았다. 이러한 배경하에서 이 연구는 특수건강진단기관에서 청력검사자로 종사하는 자가 피실험자를 대상으로 기도 순음청력검사를 시행한 후 표준피검자의 기준청력역치 결과와 비교하여 순음청력검사의 정확도와 신뢰도에 영향을 미치는 요인을 분석하고 이 결과를 청력정도관리에 반영하고자 실시하였다.

대상 및 방법

1998년 76개 특수건강진단기관의 76명의 청력검사자의 일반적 특성(특수건강진단기관의 특성, 성, 직종, 정도관리참여여부, 근무기간, 청력검사 종사기간 등)을 조사하고, 각 기관의 청력검사기의 음향보정 상태를 검사하였다. 음향보정 점검은 인공 귀(artificial ear；Bruel & Kjaer의 type 4152), 정밀소음계(sound level meter；Bruel & Kjaer의 type 2260) 및 각 기관의 청력검사자가 소지한 각각의 청력검사기(clinical audiometer)의 음향보정 점검 시스템(audiometer calibration system)을 통해 청력검사기의 출력음을 70 dB HL을 정한 상태에서 500에서 8,000 Hz의 1/1 옥타브의 각 주파수별로 음압을 측정한 후 ANSI 3.6의 기준값(reference threshold levels)(Table 1)과 비교하였다. 출력음압의 허용편차는 500~3,000 Hz에서 3 dB, 4,000 Hz에서 4 dB, 6,000 Hz와 8,000 Hz에서 5 dB 이내인 경우 허용범위내 값을 갖는 것으로 하였다.⁷⁾
그리고 청력정도관리 교육전에 표준피검자 2명에 대해 1차적으로 1,000 Hz와 4,000 Hz에서의 기도 순음청력검사를 실시하고, 6시간의 청력정도관리 교육후 동일 주파수에서 2차 순음청력검사를 실시하였다. 피검자는 정상 청력을 가진 여성으로 일측 귀를 사전에 맞춤형 귀마개(custom molded ear plug)로 전음성 청력손실을 유도하였다. 청력검사는 ANSI S3.1의 최대허용소음수준을 충족시키는 청력검사실에서 보정된 청력검사기로 2명의 청각사가 각 주파수별 기도 및 골도 역치를 측정하였다. 2명의 청각사가 맹검으로 표준피검자의 청력을 측정하여 각 주파수별로 5 dB 이하의 차이를 보이는 역치값의 하한값을 표준피검자의 기준역치로 설정하였다.
청력측정의 신뢰도는 1, 2차 청력검사와의 차이를 통해 살펴 보았으며, 정확도는 표준피검자의 기준청력역치와 각 청력검사자의 실제 측정치와의 차이를 비교하여 보았다. 청력검사의 정확도 지표(validity index)는 표준피검자 2명의 우측 1,000 Hz 기준역치와 표준피검자에 대한 청력검사자의 실측정값과의 차이의 절대평균으로 평가하였고, 신뢰도 지표(reliability index)는 표준피검자의 기준역치와 청력검사자의 표준피검자에 대한 실측정값과의 표준편차로 평가하였다. 청력측정의 신뢰도와 정확도 지표 분석자료로 표준피검자 2명의 우측 1,000 Hz에 대한 1, 2차 검사 네 개의 기도 순음청력검사 측정 결과를 이용하였다.

결     과

이 연구결과는 실험에 참여하고 본 연구방법에 의한 검사를 모두 실시한 76개 기관의 검사결과만을 분석대상으로 하였다. 기관의 특성별 분류상 검사자는 대학 20개 기관(26.3%), 병원/종합병원 35개(46.1%), 사단법인/사업장 부속기관 등 21개(27.6)였으며, 성별로는 여자 68명(89.5%), 남자 8명(10.5%), 직종별로는 간호사 51명(67.1%), 간호조무사 6명(7.9%), 산업위생사 9명(11.8%), 임상병리사 6명(7.9%), 기타 행정요원 등 4명(5.3%)이었다. 과거 청력정도관리의 참여 여부는 60개 기관(78.9%)이 참여하였으며, 기관 종사기간은 2년 이하가 17명(22.7%), 3~5년이 25명(33.3 %), 6년 이상이 33명(44.0%)이었다. 청력검사자로서 종사기간은 1년 이하가 41명(54.7%), 2~4년 25명(33.3%), 5년 이상이 9명(12.0%)이었다(Table 2).
청력검사자가 소지한 각 청력검사기의 ANSI S3.6의 음향보정기준에 의한 좌우측의 각 주파수별 차이와 허용편차 범위내/범위외 값을 보았다. 음향보정값과의 차이는 500, 1,000, 2,000, 4,000 및 8,000 Hz의 우측 헤드폰에서 각각 평균 5.08, 3.26, 3.26, 3.60, 3.14 dB SPL이었으며, 좌측은 5.48, 3.02, 3.31, 3.78, 3.16 dB SPL이었다. 음향보정 차이의 허용편차 범위외 값을 갖는 청력검사기는 적게는 좌측 8,000 Hz의 7개(13.5%), 많게는 좌측 500 Hz의 27개(48.2%)이었다(Table 3).
청력정도관리 교육전후의 표준 피검자에 대한 1, 2차 역치 차이, 실측정값과의 차이(1차), 실측정값과의 차이(2차)를 절대값으로 보았으며, 1, 2차 역치 차이는 대응표본 T-검정, 청력검사자의 표준 피검자에 대한 실측정값과 피검자의 기준청력역치와의 차이는 검정값 5의 95% 유의수준의 일표본 T-검정으로 일측검정을 하였다. 1, 2차 역치 차이는 평균 6~10 dB HL이었으나 유의한 차이를 보이지는 않았다. 기준청력역치와 실측정값과의 차이는 대부분 5 dB HL 이상의 유의한 차이를 나타내었다(Table 4).
피실험자 1의 우측 1,000 Hz 기도역치의 1차와 2차 차이는 청력검사자의 특성중 청력검사자의 소속기관, 청력검사자로서 종사기간 및 음향보정과 관련하여서 경계의 유의한 차이를 보였다(p<0.1). 즉, 대학 소속의 청력검사자, 5년 이상의 오랜 청력검사자로서 종사기간 및 허용범위내의 음향보정값을 갖는 경우에 1/2차의 청력검사 역치 차이가 적어 신뢰도가 더 높았다(Table 5). 피실험자 1의 우측 1,000 Hz 기도역치 측정 결과와 기준역치와의 차이는 청력검사자의 특성중 청력검사자로서 종사기간과 관련하여서 경계의 유의한 차이를 보였다(p<0.1)(Table 6). 청력검사의 신뢰도 지표와 관련하여 청력검사자의 소속기관과 음향보정 요인이 유의한 차이를 보였으며, 정확도 지표에 있어서는 청력검사자로서 종사기간이 유의한 차이를 보였고, 소속기관 및 음향보정은 경계의 유의한 차이를 나타내었다. 즉, 특수건강진단기관의 특성상 대학기관이 다른 기관에 비해 높은 신뢰도와 정확도를 보였고, 청력검사기의 음향보정검사 결과 허용편차 범위내에 있는 기기를 가지고 검사한 기관에서 높은 신뢰도와 정확도를 나타내었으며, 5년 이상의 오랜 종사기간을 갖는 청력검사자가 높은 정확도를 갖는 청각도(audiogram) 검사 결과를 도출하였다(Table 7 and 8).
청력검사자의 소속기관, 직종, 성, 청력정도관리 참여 여부, 종사기간 및 음향보정 차이중 음향보정 차이값이 신뢰도, 정확도 지표와 높은 상관관계를 보였으며, 신뢰도 지표와 정확도 지표 또한 높은 상관성을 갖었다(Table 9). 청력검사자의 특성 및 청력검사기의 음향보정 등이 신뢰도, 정확도 지표에 미치는 영향을 보기 위하여 다변량 회귀분석을 한 결과, 신뢰도 지표에는 청력검사자의 소속기관과 음향보정 차이값이 유의하게 영향을 주었으며, 정확도 지표에는 음향보정 차이값이 유의하게 영향을 미쳤다(Table 10). 이에 순음청력검사 결과 역치 신뢰도 지표와 음향보정 차이값간의 회귀식은 Y＝7.217＋0.519X(Y＝신뢰도 지표, X＝음향보정 차이값, r²＝0.269, p<.000)으로 나타났으며, 정확도 지표와 음향보정 차이값간은 Y＝5.243＋0.429 X(Y＝정확도 지표, X＝음향보정 차이값, r²＝0.184, p<.001)으로 나타났다(Figs. 1 and 2).

고     찰

순음청력검사시 청력측정(hearing measurement)에 영향을 미치는 제반 요인으로 청력검사실의 배경소음수준(noise level of audiometric test environment), 청력검사기의 음향보정상태(audiometer calibration), 청력검사자의 검사방법(audiometric test technique)중 헤드폰의 유형(specific type of earphone), 헤드폰의 위치(earphone placement), 헤드폰 착용 부위의 방해물(머리카락, 안경, 귀고리 등), 헤드밴드의 장력(headband tension), 신호음의 주기(duration of test tone), 신호음의 종류(whether it is pulsed or steady) 등과 피검자 요인으로 생리학적 요인(이명, 소음노출로 인한 일시적 난청), 반응요인(역치의 이해 부족, 알콜 또는 약물 등의 영향)과 고의적인 목적의 위난청(malingering) 및 보상심리 등을 들 수 있다.⁸⁾ 즉, 검사결과를 얻는 과정중 청력검사기기의 정확성, 검사실 환경, 검사자가 사용하는 검사방법, 그리고 피검 근로자의 협조 등이 검사의 신뢰도에 영향을 주는 것으로 알려졌다.
검사에서 필수적인 사항은 측정결과를 평가하는 중요한 속성으로 정확도와 신뢰도를 갖는 것이다. 정확도라 함은 측정한 값이 실제치 또는 실제 진단과 얼마나 일치하는냐 하는 것이며, 신뢰도는 한 실험자 또는 여러 실험자가 동일한 검사방법 또는 진단법을 여러 번 반복하여 동일한 실험을 계속하였을 경우 그 결과가 어느 정도 일치하는가 하는 정도를 말하는 것으로서 반복성이라고도 하며 실제 검사 및 실험에서 나타나는 실험적인 차이로써 그 정도를 측정한다. 이 연구에서 순음청력검사의 신뢰도는 표준 피검자의 1, 2차 청력검사와의 차이를 통해 살펴 보았으며, 정확도는 표준피검자의 기준청력역치와 각 청력검사자의 실제 측정치와의 차이를 비교하여 보았다. 청력검사기기의 정확성은 각 주파수의 음향보정점검을 통하여 파악하였으며, 검사실 환경은 모든 검사자가 동일 환경에서 검사하였으므로 영향을 주는 차이는 없었다고 할 수 있다. 피검자는 동일한 표준 피검자로서 검사자에게 검사토록 하였으며, 검사자가 사용하는 기법은 1차 검사를 당해 기관의 검사자가 상시적으로 사용하는 기법으로 검사토록 하였고, 2차 검사는 6시간의 순음청력검사 표준검사방법에 대한 교육 및 실습을 마치고 적용하였다.
청력검사기의 음향보정 상태는 각 주파수별로 대략 1/4에서 1/3이 허용범위외의 편차를 보였으며, 심지어 40 dB SPL 정도의 차이를 보이는 경우도 있었다. 표준 피검자에 대한 청력검사자의 1차 청력검사와 2차 검사의 차이는 5~10 dB에 이르고 있었으며, 2차에서 기준청력역치와의 차이를 미미하게 줄이고 있었으나 기준청력역치와 실측정값과의 차이는 1차와 2차 모두 대부분 5 dB HL 이상의 유의한 차이를 나타내어 1회의 교육만으로 크게 정확도의 향상을 올리기 어려웠다. 그러나 피실험자 1의 우측 1,000 Hz 기도역치의 1차와 2차 차이, 1차 기도역치 측정 결과와 기준역치와의 차이를 보는 신뢰도와 정확도는 표준피검자 2명의 우측 1,000 Hz에 대한 1, 2차 검사 네 개의 기도 순음청력검사 측정 결과를 이용한 신뢰도 지표와 정확도 지표와 관련하여 특수건강진단기관의 특성상 대학기관이 다른 기관에 비해 높은 신뢰도와 정확도를 보였고, 청력검사기의 음향보정검사 결과 허용편차 범위에 있는 기기를 가지고 검사한 기관에서 높은 신뢰도와 정확도를 나타내었으며, 5년 이상의 오랜 종사기간을 갖는 청력검사자가 높은 정확도를 갖는 청각도(audiogram) 검사 결과를 도출하였다. 특히 청력검사기의 음향보정 상태는 유의하게 피검자 청력역치의 신뢰도와 정확도 확보에 주요한 요인임을 확인할 수 있었고 서로 상관성이 아주 높음을 알 수 있었다. 이와 같이 청력검사에서 피검자에 대한 정확한 청력역치를 구하는데 중요한 요인으로 청력검사자, 청력검사실 환경, 청력검사기기, 피검자 요인중 청력검사실 환경과 피검자 요인을 제어한 상태에서 청력검사기의 음향보정의 정확성이 청력검사 결과의 정확도에 중요한 요인으로 작용하며, 청력검사자의 제반 특성이 신뢰도와 정확도가 높은 청력검사 결과를 내는데 영향을 미침을 알 수 있었다. 따라서 정도관리 프로그램에 질관리의 개념 도입과 청력검사자에게 정확한 청력검사방법의 교육 및 수기 습득과 정기적인 청력검사기의 음향보정 점검이 요구된다고 볼 수 있다.
우리나라 특수건강진단기관의 청력검사기의 보정 여부에 대한 김현욱 등(1994)의 연구를 보면, 전혀 하지 않는 경우가 29.6%였고 보정하는 경우에도 70% 정도가 보정방법이 무엇인지 모르고 있었다. 보정을 하는 경우에 있어서는 지시소음기로 맞추어 보거나 대학병원의 이비인후과와 비교하는 경우가 10% 있었으며, 보정기계를 사용하거나 자가진단하는 경우가 22.2%로 대부분의 기관에서 보정방법이 매우 허술함을 보였다.4) 음향보정을 통한 정확한 음압점검은 거의 이루어지지 않고 있었다고 볼 수 있다.
미국 산업안전보건청(OSHA)의 규정에 의하면 청력검사기의 보정은 기능보정, 음향보정 및 정밀보정으로 나누어, 기능보정은 매일 청력검사기를 사용하기 전에 청력역치 수준이 안정된 사람의 역치 수준을 기준으로 하여 좌우 귀에서 1,000, 4,000 Hz의 순음에 대한 역치변화를 관찰하여 검사 대상자의 수준과 기계가 나타내는 수준의 차이가 10 dB 이상일 경우에 음향보정 점검을 실시하고, 음향보정은 연 1회 이상 출력음압점검과 직선성 검사를 하고 출력음압의 허용편차가 500-3,000 Hz에서 3 dB, 4,000 Hz에서 4 dB, 6,000 Hz와 8,000 Hz에서 5 dB 이내여야 함을 정하고 있다. 정밀보정 점검은 음향보정 점검에서 15 dB 이상 차이가 발생하는 경우와 2년에 1회 정기적으로 실시할 것을 권하고 있다.⁹⁾ 그러나 우리나라의 경우 음향보정 및 정밀보정을 실시하기 위한 기준과 국가교정검사기관이 없어 이의 지정이 시급하다고 할 수 있다.

결     론

순음청력검사 결과를 얻는 과정중 청력검사기기의 정확성, 검사실 환경, 검사자가 사용하는 기법, 그리고 피검 근로자의 협조 등이 검사의 신뢰도와 정확도에 영향을 주는 것으로 알려졌다. 이 연구는 이러한 청력역치 결정에 영향을 미치는 청력검사자, 청력검사방법, 검사실 배경음에 대한 기준, 청력검사기의 보정 정도 중 검사방법, 피검자 요인 및 검사실 환경을 동일하게 한 상태에서 청력검사자의 특성과 청력검사기의 보정 상태가 순음청력검사에서 일관성 있고 정확한 청력역치를 결정하는데 어떠한 요인이 어느 정도 영향을 미치는 것에 대해서는 실험을 실시하였다. 특수건강진단기관에서 청력검사자로 종사하는 자가 피실험자를 대상으로 기도 순음청력검사를 시행한 후 표준피검자의 기준청력역치 결과와 비교하여 순음청력검사의 정확도와 신뢰도에 영향을 미치는 요인을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1) 음향보정 차이의 허용편차 범위외 값을 갖는 청력검사기는 적게는 좌측 8,000 Hz의 7개(13.5), 많게는 좌측 500 Hz의 27개(48.2%)이었다.
2) 피실험자 1의 우측 1,000 Hz 기도역치의 1차와 2차 차이는 청력검사자의 특성중 청력검사자의 소속기관, 청력검사자로서 종사기간 및 음향보정과 관련하여서 경계의 유의한 차이를 보였으며(p<0.1), 피실험자 1의 우측 1,000 Hz 기도역치 측정 결과와 기준역치와의 차이는 청력검사자의 특성중 청력검사자로서 종사기간과 관련하여서 경계의 유의한 차이를 보였다(p<0.1).
3) 청력검사의 신뢰도 지표와 관련하여 청력검사자의 소속기관과 음향보정 요인이 유의한 차이를 보였으며, 정확도 지표에 있어서는 청력검사자로서 종사기간이 유의한 차이를 보였고, 소속기관 및 음향보정은 경계의 유의한 차이를 나타내었다.
4) 청력검사자의 특성 및 청력검사기의 음향보정 등이 신뢰도, 정확도 지표에 미치는 영향을 보기 위하여 다변량 회귀분석을 한 결과, 신뢰도 지표에는 청력검사자의 소속기관과 음향보정 차이값이 유의하게 영향을 주었으며, 정확도 지표에는 음향보정 차이값이 유의하게 영향을 미쳤다.
5) 이에 순음청력검사 결과 역치 신뢰도 지표와 음향보정 차이값간의 회귀식은 Y＝7.217＋0.519X(Y＝신뢰도 지표, X＝음향보정 차이값, r²＝0.269, p<.000)으로 나타났으며, 정확도 지표와 음향보정 차이값간은 Y＝5.243＋0.429X(Y＝정확도 지표, X＝음향보정 차이값, r²＝0.184, p<.001)으로 나타났다.
이상의 실험 결과 청력검사기의 음향보정 차이가 순음청력검사의 역치 결과의 신뢰성과 정확성에 주요하게 영향을 미치는 것으로 나타나 이에 대한 기준 설정과 정기적인 보정이 이루어져야 할 것으로 판단되었다.

REFERENCES

Kim KS, Kim YH, Choi JK, Park JS, Moon YH. Evaluation of puretone threshold using periodic health examination data on noise-exposed workers in korea. Korean J Prev Med 1999;32(1):30-9.
노동부. 1998년 근로자 건강진단 실시결과. 노동부, 1999.
노동부. 산업재해 통계, 1998년도 산업재해 현황. 노동부, 1999.
Kim HW, Chung CK, Kim HA, Roh YM, Chang SS. Current medical examination practices for the determination of occupational noise induced hearing losses. Korean J Occup Environ Med 1994;6(2):276-88.
한국산업안전공단. 순음청력검사지침(H-13-99). 한국산업안전공단, 1999.
한국산업안전공단 산업안전보건연구원. 근로자 건강진단 실무지침. 한국산업안전공단, 1999.
ANSI. American National Standard. Specification for audiometers. ANSI S3.6-1996, New York, 1996.
Morrill JC. Hearing measurement. In: Noise and hearing conservation manual (ed. Berger EH, Ward WD, Morrill JC, Royster LH), 4th ed. American Industrial Hygiene Assoc., 1986:233-92.
OSHA. OSHA Regulations (Standards-29 CFR): Occupatioanal noise exposure.-1910.95. Appendix E-Acoustic calibration of audiometers. OSHA, 1996.