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Korean Journal of Audiology 2005;9(1):56-64.
Comparison of Hearing Threshold Levels and Distortion Product Otoacoustic Emissions by History of Military Service
Jae Suk Lee1, Beom Gyu Kim1, Yong Bok Kim1, Il Seok Park1, Sang Yong Oh2
1Department of Otolaryngology-Head & Neck Surgery, Hallym University College of Medicine, Chuncheon
2The Center of Occupational Environmental Medicine Han-gang Scared Heart Hospital, The Hallym University, Seoul, Korea
군복무여부에 따른 청력역치와 변조이음향방사의 비교
이재석1, 김범규1, 김용복1, 박일석1, 오상용2
1한림대학교 의과대학 이비인후과학교실
2한강성심병원 산업의학센터
Abstract

Objective:Distortion product otoacoustic emissions (DPOAEs) can be used for screening status of cochlear by ototoxic drugs or loud noise. Also Distortion product otoacoustic emissions (DPOAEs) are increasingly used as an objective test for noninvasive hearing screening. The present study aimed to examine significant differences of ear of those who have performed and not performed military service in normal twentieth hearing adults with pure-tone audiometric thresholds and DPOAEs.

Design:A total of 40 males normal hearing adults with no reported history of middler ear disorder or congenital family hearing impairment (hearing levels ≤20 dB HL at 0.5-8 kHz frequencies) participated in this study. Especially these subjects have not experienced exposure to noise or ototoxic drugs, but the only 20 males were exposed to noise during military service period.

Results:Results revealed significant differences in hearing threshold levels (HTLs) and DPOAEs of two groups. Especially HTLs of the performance of military service males were only small increased significantly at 3 kHz (2.9 dB HL), but absolute amplitude of DPOAEs were reduced significantly at 3 kHz (3.8 dBSPL), 4 kHz (4.9 dBSPL), and the relative amplitude of DPOAEs were decreased significantly at test frequencies 1 kHz (2.7 dB), 3 kHz (2.8 dB), and 4 kHz (3.3 dB). And in the performance of military service males, the pure-tone audiometric thresholds and DPOAEs showed a higher correlation at high frequency of 4 kHz (-0.66 and -0.53).

Conclusion:We have shown that impulse noise from weapons exposed in military service period can cause permanent hearing loss by damaged outer hair cells of cochlea. It has been suggested that DPOAEs more sensitive in detecting very small status changes of outer hair cells following short duration noise exposure than pure-tone audiometric thresholds may help predict the susceptibility to noise induced hearing loss(NIHL).

Keywords: Pure-tone audiometry;Distortion product otoacoustic emissions;Outer hair cell;Military.

교신저자:김범규, 150-719 서울 영등포구 영등포동 2가 94-200
교신저자:전화) (02) 2639-5480, 전송) (02) 2637-5480, E-mail:kbgyu@hallym.or.kr

서     론


우리나라 대부분의 남성들은 법이 정한 일정기간 동안 병역의무를 이행해야 하는 의무가 있기 때문에 병역의무기간 동안에 시행한 사격 및 포격 훈련 등에서 발생되는 충격소음에 노출될 수밖에 없다. 게다가 최근에는 고강도 충격소음을 발생시키는 더욱 정교화된 무기류로 인해 짧은 군 복무기간에도 소음성난청으로 발전할 수 있는 위험성은 더 증가되는 상황이다. 비록 군인들이 일상적으로 소음에 노출되지는 않지만 사격(weapon firing), 항공기(aircraft), 전차(ground vehicles), 발전기(generators), 다양한 군 장비에 의해 만들어지는 위험한 소음에 주기적으로 노출될 수밖에 없으며, 특히 전투부대(combat arms) 군인들은 소음성난청으로 발전될 수 있는 가능성이 가장 높다고 한다.1) 실제 보병, 포병, 기갑부대에서 2년 이상 군복무를 한 군인의 경우를 보면 대략 20
~30% 정도가 임상적으로 청력소실이 유발되는 것으로 나타났고,2) 또한 군복무 기간이 길수록 청력역치가 더 증가하는 것으로 나타났다.1)2) 그리고 일반적으로 소음에 노출되면 단지 외유모세포(OHC)만 손상되고 내유모세포(IHC)는 손상되지 않는 것으로 알려져 있지만 고강도의 충격소음은 외유모세포와 내유모세포의 형태뿐만 아니라 내이의 전정계까지 영향을 미칠 수 있다고 보고하고 있다.3)
유럽이나 미국 등 대부분의 선진국에서는 군복무 기간동안 군인에게 포괄적인 청력보존 프로그램(hearing conservation program, HCP)을 실시함으로서 청력손실을 예방하고 있다. 특히 군필자의 경우 군 복무 기간동안에 충격소음과 연속음 모두 노출될 수 있기 때문에 이런 소음에 노출된 귀의 약 25% 정도가 순음 결과상에서는 정상이지만 어떤 주파수에서는 변조이음향방사(distortion product otoacoustic emissions, DPOAEs)의 반응이 결여되는 것으로 나타나기도 한다.4) 이런 군필자들이 소음사업장에서 일 할 경우에 군미필자 보다 더 빨리 청력이 소실 될 수 있는 잠재성을 가질 수 있다고 사료 된다. 따라서 우리나라 남성의 경우에도 군복무기간과 제대 후에도 군필자의 정확한 와우의 기능평가가 이루어져야 할 것이다. 그리고 임상적으로 이음향방사중에서도 변조이음향방사는 청각기관의 와우 상태에 따른 주파수의 특이 정보를 제공할 뿐만 아니라 와우의 민감도를 측정할 수 있고 객관적인 값을 제공할 수 있어 소음에 노출된 집단을 선별하기 위한 도구로 널리 사용하고 있다.
이 연구의 목적은 20대 정상성인에서 군필자와 군미필자 두 집단간의 청력에 유의미한 차이가 있는지 알아보고 군필자의 경우 군 복무기간 동안 노출된 소음이 소음성난청을 유발 수 있는 잠재성을 보이는지 검증하고자 하였다. 특히 순음청력검사와 소음에 노출된 와우의 미세한 손상여부를 볼 수 있는 변조이음향방사를 통해서 와우의 상태에 따른 각 주파수의 특이성을 알아보았다.

연구방법

연구대상

군필자 20명과 군미필자 20명 등 총 80귀를 선정하였으며 군필자의 평균연령은 24.9세(20
~28)이고 군미필자의 평균연령은 24.0세(20~28)였다. 두 집단의 연령은 최대한 비슷하도록 하였다. 그리고 두 집단 모두 소음에 노출 되지 않고 이독성 약물이나 유전적 청력손실이 없으면서 귀질환의 과거력이 없는 사람을 대상으로 0.5~8 kHz의 주파수에서 순음청력역치 20 dBHL 이하인 사람을 선정하였다. 그리고 본 연구에 참여한 군필자의 병과는 보병, 포병, 기갑부대, 통신병, 공병, 공군, 해군 등이었다. 단 군필자의 경우는 군 복무기간동안에만 소음에 노출되었다.

연구절차

대상자 모두 외이도의 막힘, 귀지, 이물질, 외이도염, 상처, 고막상태 등을 이경검사와 중이검사기(GSI-33, Grason-Stadler Co)로 검사하였고, 고막운동성계측검사는 226 Hz에서 측정하였다. 고막운동계측상 최대압력(peak pressure)은 ±50 daPa 이내에서 측정되었고 대상자 모두 A형이었다. 순음청력검사는 방음실(RS-142, Acoustic Systems)에 설치된 청력검사기(GSI-61, Grason-Stadler Inc)와 인서트폰(ER-3A)을 사용하였다. 역치 선정 방법은 수정상습법을 사용하였고 자극강도는 5 dB 단위를 사용하였으며, 변조이음향방사검사는 대상자를 안락한 자세에서 각성상태를 유지하도록 하고 Capella 변조이음향방사 분석기를 RS232C나 USB에 연결하여 IBM 컴퓨터나 호환성 개인용 컴퓨터를 이용하였다.
그리고 귀탐침에는 적절한 탐침을 사용하여 외이도와 완전히 밀폐되도록 유지하였고 탐침은 검사하는 동안 동일위치에 있도록 하였다. 특히 마이크로폰에서 측정되는 음향은 이음향방사와 원하지 않는 소음, 즉 피검자 자체내에서 발생하는 생리적인 소음뿐만 아니라 외부소음까지 측정하게 되므로 방음실에서 측정하였고, 피검자의 생리적인 소음을 줄이기 위해서 피검자에게 검사시 주의사항을 설명하였다.
자극음은 두 주파수 f1, f2(f2>f1)를 동시에 제시하면서 주파수 비율은 1.2를 유지하였다. 또한 두 자극강도는 f1이 f2보다 5
~10 dB 더 높을 때 변조이음향방사가 가장 크다는 보고5)에 근거하여 f1과 f2의 강도 차이를 10 dB로 하고 자극음 강도는 L1=65 dBSPL, L2=55 dBSPL로 하였다. 두 주파수의 기학적인 평균은 순음청력검사 주파수와 일치되도록 하였고 6개의 f2 주파수는 사람과 동물 대상의 기초 연구에서 변조이음향방사의 발생원이 와우 기저막의 f2 주파수 근처라는 주장에 근거하여 통상 청력검사에서 사용하는 검사 주파수(0.5, 1, 2, 3, 4, 6 kHz)와 최대한 비슷하게 선정하였다.6) 검사의 정확성을 위해서 모든 검사 전에는 보정을 실시하였다. 그리고 피검자 자체내에서 발생하는 생리적 소음뿐만 아니라 특히 선별검사에서 발생할 수 있는 배경 소음은 저주파수대에 영향을 줄 수 있으므로 신뢰도가 떨어지는 1 kHz 미만의 변조이음향방사는 고려하지 않았으며, 1~6 kHz의 주파수영역만 고려하였다. 통계분석은 SAS(Version 8.01)을 이용하여 t-test 검증을 통해 보았고 통계검증은 유의수준 5%로 하였다.

결     과

군필자군과 군미필자군 두 집단을 비교했을 때 모든 주파수에서 군미필자군의 청력이 더 좋은 것으로 나타났다. 특히 순음청력역치는 주파수 3 kHz에서만 통계적으로 2.9 dB HL의 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 변조이음향방사의 절대진폭에서는 통계적으로 유의한 차이를 보인 주파수는 3, 4 kHz로 3.8, 4.9 dB SPL의 유의한 진폭 감소를 나타냈으며(p<0.01), 상대진폭에서는 1, 3, 4 kHz에서 2.7, 2.8, 3.3 dB의 유의한 감소차이를 보였다(p<0.05). 또한 변조이음향방사의 절대진폭과 상대진폭에서 가장 큰 진폭 감소를 보인 주파수는 4 kHz이였지만 순음청력역치는 3 kHz에서 가장 큰 역치 증가를 보였다(Figs. 1, 2, 3).
우측 귀에서 군필자군과 군미필자군의 순음청력역치는 거의 모든 주파수에서 차이가 없는 것으로 나타났다(p>0.05, Fig. 4). 그리고 변조이음향방사의 절대진폭과 상대진폭은 4 kHz에서 각각 5.2 dB SPL와 3.5 dB의 가장 큰 진폭 감소를 보였지만 단지 상대진폭에서만 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05), Figs. 5 and 6).
좌측 귀에서 양군간의 차이를 비교했을 때 순음청력역치에서는 군미필자가 더 좋은 것으로 나타났으며 다른 주파수에 비해 3 kHz에서 4.0 dB HL로 좀 더 큰 차이를 보여 통계적으로 유의하였다(p<0.05, Fig. 4). 그리고 군필자군의 변조이음향방사 절대 진폭은 4.4, 4.7 dB SPL의 큰 진폭 감소차이를 보인 주파수 3, 4 kHz에서 통계적 의의를 보였다(p<0.05, Fig. 5). 그러나 변조이음향방사의 상대진폭은 6 kHz에서 4.1 dB의 가장 큰 진폭감소를 보였지만 통계적으로 유의한 차이는 없었다(p>0.05, Fig. 6). 그리고 변조이음향방사의 절대 진폭에서 가장 큰 진폭감소를 보인 주파수는 4 kHz이었다(Fig. 5).
그리고 각 집단별로 양귀의 좌우차이를 보면 군미필자군에서 순음청력역치와 변조이음향방사 모두 양귀의 좌우차이는 보이지 않았다(p>0.05, Figs. 7, 8, 9). 군필자군에서도 군미필자와 마찬가지로 순음청력역치와 변조이음향방사 모두 양귀의 좌우차이는 없었다. 그러나 군필자군은 군미필자군보다 더 양귀 차이가 좀 더 컸지만 유의한 차이는 없었다(p>0.05, Figs. 7, 8, 9). 그리고 일반적으로 우측 귀가 좌측 귀보다 더 청력이 좋은 것으로 나타났지만 마찬가지로 통계적으로 유의한 차이는 없었다(p>0.05, Figs. 7, 8, 9). 또한 군필자군에서 각 주파수에 따른 순음청력역치와 변조이음향방사와의 상관관계를 보았다. 특히 절대진폭과 상대진폭의 상관계수가 가장 높은 주파수는 4 kHz로 -0.66과 -0.53 이었다(p<0.001, Table 1). 그리고 두 집단간의 연령에 따른 유의한 차이는 없었다(p>0.05).

고     찰

법이 정한 기간동안 의무적으로 군복무를 해야 하는 나라에서는 화기에서 발생되는 고강도의 충격소음에 노출될 확률이 훨씬 더 높다. 사격 및 포격 훈련 시에 엄격한 안정규정이 있는 핀란드의 경우에도 매년 수백 명의 군인들이 급성음향외상에 의해 청력손상 및 이명으로부터 고통을 받는 것으로 알려져 있다.7) 특히 소음은 와우의 기저부에 있는 모세포의 손상에 의한 청각경로(auditory pathway)의 기능과 구조의 변화를 유발시킬8) 뿐만 아니라 고강도의 충격소음은 외유모세포와 내유모세포의 형태뿐만 아니라 내이의 전정계까지 영향을 미칠 수 있다.3) 이들 변화에 영향을 줄 수 있는 것들은 소리의 강도, 노출시간 그리고 소음 노출의 일시적 패턴에 영향을 받고, 또한 같은 음향에너지라도 단속음(interrupted sound) 보다는 연속음(continuous sound)에 노출이 되면 더 심한 영향을 받게 되며9)10) 개개인의 민감도 역시 영향을 받는다. 그러나 본 연구는 군복무 기간 동안에 노출된 소음의 강도, 노출시간, 개개인의 평균소음노출량, 소음의 패턴 등에 대해 정확한 조사가 이루어지지 않았다.
따라서 본 연구는 단지 정상청력을 가진 군미필자군 과 군필자군을 단순 집단 비교 분석하고 군복무 기간동안 충격소음에 노출된 각 주파수를 담당하는 와우의 기저부에 있는 외유모세포의 기능 변화를 보고자 하였다. 그 결과 Davis 등11)의 친칠라 동물실험에서와 마찬가지로 본 연구에서도 군필자의 경우 모든 주파수에서 청력역치손실과 변조이음향방사의 진폭 감소를 보였다. 특히 Davis 등11)은 고주파수 2, 4, 8 kHz에서 청력역치변화와 변조이음향방사의 진폭변화에 유의한 차이가 있었으며, 특히 2와 4 kHz에서의 역치변화와 기저막의 2
~4 kHz 담당하는 주파수의 외유모세포 손실량과 연관성이 가장 컸고 4~8 kHz의 주파수에서 변조이음방사의 진폭이 약간 더 크게 감소하였다. 그러나 본 연구의 순음청력역치는 다른 주파수에 비해 3, 4 kHz에서 청력역치가 더 증가하였지만 단지 3 kHz에서만 2.9 dB HL의 유의한 차이를 보였다. 이런 유의한 작은 차이는 두 집단 모두 20 dB HL이하의 정상성인집단으로 한정하여 자극강도 5 dB HL를 사용하였기 때문이라고 사료된다. 따라서 자극강도 1 dB나 2 dB HL를 사용하였다면 좀 더 확실한 차이를 볼 수 있었을 것으로 사료된다. 그리고 변조이음향방사의 절대진폭과 상대진폭에서도 3, 4 kHz에서 큰 진폭 감소를 보였으며, 순음청력역치와 달리 두 주파수 모두 유의한 차이를 보였다. 그리고 순음청력역치는 3 kHz에서 변조이음향방사는 4 kHz에서 가장 큰 진폭감소를 보였다. 와우의 모세포중에서도 소음에 특히 민감한 고주파수대인 3, 4 kHz에서 유의한 진폭감소차이를 보인 것으로 보아 군복무 기간동안 사격 및 포격 소음에 의해 발생된 충격소음에 의한 것으로 사료된다. 실제 일관성에 의한 이음향방사(Transient evoked otoacoustics emissions, TEOAE)에서도 군의 사격 및 포격소음 노출전과 후를 측정한 결과 고주파수 영역인 2~4 kHz에서 유의한 진폭 차이를 보인 반면 저주파수 영역인 0.5~2 kHz에서는 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다.12)
양귀에 따른 두 집단간의 차이에서 우측귀의 순음청력역치는 거의 대부분의 주파수에서 차이가 없었다. 그리고 변조이음향방사의 절대 진폭과 상대진폭은 집단별 비교와 마찬가지로 4 kHz에서 가장 큰 진폭감소를 보였지만 단지 상대진폭에서만 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 좌측귀의 순음청력역치는 좀 더 큰 역치의 증가차이를 보인 3 kHz에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 그러나 변조이음향방사의 절대 진폭은 3, 4 kHz에서 통계적으로 유의한 차이를 보였지만 상대진폭의 경우 통계적 의의를 보인 주파수는 없었다. 그리고 순음청력역치와 변조이음향방사에서 양귀에 따른 두 집단간의 차이는 우측 귀보다 좌측 귀에서 일반적으로 더 큰 차이를 보였다. 이것은 좌측귀가 우측귀보다 소음에 더 민감한 것으로 사료된다.
그리고 Davis 등11)의 연구와 마찬가지로 본 연구에서도 변조이음향방사가 청력역치변화보다 더 큰 감소차이를 보였다. 이것은 소음으로 인한 와우의 외유모세포 상태변화를 순음청력검사보다는 변조이음향방사가 더 민감하게 반영할 수 있기 때문에 소음에 의해 손상된 외유모세포의 부위 중에서 정상 외유모세포의 부위가 조금이라도 남아 있으면 순음청력검사에서는 정상으로 나타날 수 있지만 변조이음향방사는 발현이 안 되거나 진폭이 감소된다.13) 실제 본 연구에서도 군필자의 경우 군미필자보다 변조이음향방사의 절대진폭과 상대진폭이 모두 감소하였고 특히 군필자중 2명의 보병에게서는 주파수 3, 4 kHz에서 변조이음향방사가 발현이 되지 않았다. 따라서 변조이음향방사의 진폭감소는 소음성난청의 감수성을 예측하는데 도움을 줄 수 있을 것이다.
또한 집단별 양귀 좌우 차이에서는 두 집단 모두에서 양귀의 좌우차이는 없었다. 그리고 본 연구는 군필자군에서 순음청력역치에 따른 변조이음향방사의 절대진폭과 상대진폭의 상관관계를 보면 다른 연구4)14)와 마찬가지로 4 kHz에서 가장 높은 상관성을 가졌지만 그러나 다른 연구15)에서는 2 kHz에서 가장 높은 상관성을 보였다. 이것은 군복무 기간동안 노출된 소음이 와우의 첨단부 보다는 기저부에 있는 고주파수 정보를 담당하는 외유모세포를 더욱 퇴화시켰기 때문이라고 사료된다. 그리고 본 연구에 참여한 군필자는 12명의 보병(60%), 2명의 포병(10%), 1명의 기갑부대(5%), 2명의 통신병(10%), 1명의 공병(5%), 1명의 공군(5%), 1명의 해군(5%)등으로 보병이 대부분을 차지하였으며, 본 연구는 병과에 따른 대상 분포를 고려하지 않았다. 그러나 병과별로 소음강도나 소음노출정도에 차이가 있을 수 있어 청력손실의 정도 차이가 발생할 수 있기 때문에 직업군인이나 군필자에 대해서 군병과 와 군 복무기간에 따른 추가적 연구가 더 필요할 것으로 사료된다. 실제 전투부대(combat arms) 군인들의 경우에 소음성난청으로 발전될 수 있는 가능성이 가장 높고, 저 강도 소음(비소음병과)에 노출되는 군인보다는 고강도 소음(보병, 포병, 기갑부대)에 노출되는 군인의 청력손실이 더 큰 것으로 나타났다.1) 또한 우리나라는 예비군 제도가 있어서 군 제대 후에도 일정 기간 동안 예비군 훈련에 참여해야 하는 의무가 있기 때문에 이 훈련 기간동안에도 일시적이긴 하지만 사격소음에 노출되고 있어 이 또한 영향을 줄 수 있다고 사료된다.
소음성 난청은 치료가 불가능하지만 소음에 노출되지 않으면 더 이상 난청이 진행하지 않기 때문에 예방이 가능하며 무엇보다 관리적 측면이 중요하다. 특히 미국은 군복무 기간 동안 소음 환경에 노출되는 군인뿐만 아니라 소음환경에 노출될 수 있는 모든 사람들에게 포괄적인 청력보존프로그램을 실시함으로써 소음성난청을 예방하고 있다. 따라서 우리나라도 사격 및 포격 훈련시 충격소음에 노출될 경우 청력보호구 착용을 의무화 하고 적절한 보호구 지급을 통해서 이런 충격소음으로부터 군의 청력을 예방할 필요가 있다고 사료된다.

결     론

군미필자 20명과 군필자 20명을 대상으로 순음청력역치와 변조이음향방사를 시행한 결과 두 집단간에 유의한 차이를 볼 수 있었다. 따라서 소음에 민감한 고주파수대 3, 4 kHz에서 유의한 차이를 보여 군복무 기간동안에 노출된 사격 및 포격소음이 와우의 기저부에 있는 외유모세포를 손상시켜 청력손실을 유발 시킬 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다. 따라서 군필자들이 소음사업장에서 일 할 경우에 군미필자 보다 소음성난청을 유발할 수 있는 가능성이 더 클 것으로 생각되며 앞으로 이들에 대한 추가적 연구가 필요할 것으로 사료된다. 그리고 소음에 의한 와우의 미세한 모세포의 손상상태를 더 민감하게 볼 수 있는 선별검사도구로 순음청력검사보다는 변조이음향방사가 더 유용하다고 보여 진다.


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