기저막은 달팽이관의 한 기관으로서 주파수 대역에 따라 기저막의 최대 진폭 발생 위치가 변화하여 소리를 인지할 수 있게 되며 이는 기저막의 형상에 기인한다. 본 연구에서는 인공기저막 기반의 완전 삽입형 인공와우 개발을 위한 연구의 일환으로써 주파수 분리 대역폭을 보다 확장시킬 수 있는 기저막의 형상을 제안하기 위해 설계 인자 연구를 수행하였다. 상용 유한요소소프트웨어 Abaqus 를 이용한 유한요소 해석을 통해 인공기저막의 음향 진동 특성을 예측하였으며 해석결과는 실험결과와 비교하여 검증하였다. 기저막 모델의 다양한 형상 변화와 기저막 모델에 존재하는 잔류응력에 따른 주파수 분리 대역의 변화 추이를 설계 인자 연구를 통하여 제시하였다.
인간의 청각기능을 보조하거나 대체할 수 있는 차세대 인공와우기술의 개발은 기존 인공와우의 단점인 잦은 충전, 장애 노출 등을 극복하고 향상된 음감을 전달할 수 있는 기술로서 세계적으로 많은 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 달팽이관의 기저막이 갖는 주파수 분리 기능 및 유모세포(haircell)의 이온채널 작용에 의한 생체 전기신호 발생 기능을 할 수 있는 PVDF(polyvinylidene fluoride) 압전 박막형 인공기저막을 설계, 제작 및 시험평가를 하고자 하였다. 생체 기저막과 유사한 주파수 분리 특성을 갖는 사다리꼴 형상의 인공기저막을 제작하고, MEMS 공정을 이용한 전극 증착 및 유체 유동이 가능한 챔버를 형성하였다. 또한 인공기저막의 거동을 측정하기 위하여 비접촉 LDV측정 장비, 스피커, 기준 마이크로폰 등을 사용하여 실험 장치를 구성하였다. 기계적 성능시험 결과, PVDF 압전박막형 인공기저막은 입사하는 음파의 주파수 분리를 잘 수행할 수 있음을 실험적으로 입증하였다.
Purpose: The aim of this study was to develop an educational program for the children's guardian with cochlear implants in order to provide knowledge and information about cochlear implants. Methods: The educational program was developed based on a literature review, potentially relevant website analysis, and validation by an expert group. Two out of twenty-two educational items under four domains that had item-level content validity index (CVI) greater than 0.8 by the ten experts were finally selected and used. After the children's guardian participated in this educational activity through a specially designed booklet and DVD, the effectiveness of the program was evaluated. Results: A total of 8 children's guardian participated in the program. Their knowledge levels significantly increased after participating the program (mean $15.0{\pm}3.02$ vs. $19.0{\pm}0.93$, Z= 2.371, p=.018). Satisfaction levels with the program was high, $4.1{\pm}0.87$ out of 5. Conclusion: This newly developed educational program for the children's guardian with cochlear implants is proved to be effective and can be used in nursing practice. In addition, the participants seemed to be satisfied with the program. Furthermore, this program may also improve the effects of adult with cochlear implants.
인공와우는 유모세포의 손실로 청신격 자극이 되지 않을 경우, 삽입된 전극에 전기자극을 가함으로써 청감각을 회복하는 장치이다. 인공와우의 성능을 향상하기 위하여, 자극에 따른 정확한 신경반응을 이해하는 것이 매우 중요하고, 임상에서는 electrically evoked compound action potential (ECAP)을 측정하여 신경반응을 측정하고 있다. 본 연구에서는 실제 달팽이관과 유사한 3차원 달팽이관 유한요소 모델을 개발하고, 자극에 따른 신경반응을 측정할 수 있는 ECAP 알고리즘을 개발하였다. 개발된 3차원 달팽이관 모델을 이용하여, 전기 자극에 따른 ECAP 크기와 반응 잠복 시간을 측정하였으며, 측정된 결과 임상시험과 동물실험에서 측정된 ECAP 크기와 반응 잠복 시간과 유사한 값을 얻을 수 있었다. 본 3차원 달팽이관 모델은 전기 자극에 대한 신경 반응을 분석함으로써 인공 와우의 성능을 향상시키기 위한 전기자극 방식을 연구하는데 유용하게 이용될 수 있다.
본 연구에서는 인공와우이식 난청인(N = 15)을 대상으로 말소리 운율변화에 따른 구어 이해와 음도 변별, 선율윤곽 확인(Melodic contour identification: MCI) 간 관련성을 살펴보았다. 말소리 운율 변화에 따른 구어이해를 살펴보기 위해 말소리 운율지각 검사를 시행하였고, 긍정적인 운율과 부정적인 운율 조건에 따른 의미 변화를 피검자에게 판단하게 하였다. 검사 시 긍정적인 의미(Positive meaning: PW)와 중립적인 의미(Neutral meaning: NW)를 갖는 낱말 및 낱말 조합 형태를 제시하고, 긍정적인 운율과 부정적인 운율 조건에 따른 의미 변화를 피검자에게 판단하게 하였다. 음도 변별 검사를 위해서는 단음도 변화 변별 과제와 3개 음으로 구성된 패턴에서의 음도 변별 과제가 실시되었다. MCI 검사는 기대 확률을 달리한 세부 검사 1, 2로 구성하여 시행하였다. 실시한 검사 간 관련성을 살펴본 결과, 말소리 운율지각 검사 결과는 보청기 착용으로도 청지각적 이득을 기대할 수 없었던 기간과 유의한 관련성을 보였다. PW와 NW 검사에서 운율 조건에 따라 유의한 수행 차를 보였지만, 단어조합 형태에 따른 통계적 유의성은 발견하지 못하였다. 말소리 운율지각 검사 결과는 MCI 1과 유의한 상관을 보인 반면(p < .01), 말지각 검사 수행력과는 유의한 관련성을 보이지 않았다. 이는 인공와우이식 후 시각적 단서 없이 말소리, 음소 지각이 가능해졌다 하더라도 미묘한 운율 변화에 따른 의미 지각의 제한은 계속될 수 있음을 시사한다. 또한 인공와우이식 후 선율윤곽 변화 확인은 음도 변별에 비해 제한을 보이며, 운율지각과 관련 있음을 확인할 수 있었다.
본 연구에서 인공 와우 환자의 잡음 상황에서 음성 신호 강조와 잡음 제거를 위한 전 처리로서 companding strategy를 적용하고 이를 평가하였다. Companding은 인간의 청각 특성인 two tone suppression에 기반하며 이는 음성 스펙트럼 피크를 강화하고 배경 잡음을 감소시킨다. 하지만 companding은 잡음 제거와 스펙트럼 피크의 강화에 효과적인 반면, 제한된 채널의 수와 비선형 블록으로 인한 음성 정보 손실의 교환 특성을 가진다. 따라서 본 연구에서는 잡음 제거와 음성 정보 손실의 정도가 상대적인 두 companding 구조를 설계하여 개인마다 잡음 상황에서 언어 인지 특성차이에 따른 적절한 필터 뱅크를 도출하였으며, 낮은 신호 대 잡음 비 환경에서 인공 와우 환자의 언어 인지 향상을 위한 방법을 제시하였다. 제안된 알고리즘은 잡음 밴드 시뮬레이션을 이용하여 정상인 5명에게 평가되었다. 모든 피실험자에게서 효과적인 언어 인지의 향상이 관측되었고, 각 피실험자가 선호하는 필터 뱅크는 다르게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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