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Z Audiol 2021; 60 (3) 94–103 – Winkler/Schlüter/Gebauer/Seifert/Tuschen/Radeloff/Holube |
Einfluss von Sprechtempo und Störgeräusch auf das Sprachverstehen im Göttinger und im HSM-Satztest
Impact of speech rate and noise on speech recognition in Göttingen and HSM sentence test
Alexandra Winkler1,3, Anne SchlĂĽter1,3, Tina Gebauer1, Josephine Seifert1, Laura Tuschen1, Andreas Radeloff2,3,4, Inga Holube1,3
1 Institut für Hörtechnik und Audiologie, Jade Hochschule Oldenburg
2 Universitätsklinik für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde am Evangelischen Krankenhaus Oldenburg, Carl von Ossietzky Universität, Oldenburg
3 Exzellenzcluster „Hearing4All“, Oldenburg
4 Forschungszentrum Neurosensorik, Carl von Ossietzky Universität, Oldenburg Zusammenfassung: Das Sprachverstehen von Cochlea-Implantat(CI)-Trägern kann u. a. mit dem Hochmair-Schulz-Moser(HSM)-Satztest oder dem Göttinger Satztest (GÖSA) überprüft werden. Beide Satztests bestehen aus Alltagssätzen, unterscheiden sich aber in der Artikulation, im Sprechtempo, im verwendeten Störgeräusch und in der Kalibrierung. Im klinischen Alltag wird der GÖSA im Vergleich zum HSM für CI-Träger teilweise als zu schwierig angesehen. Die Sprechrate als Maß für das Sprechtempo ist mit 279 Silben/min beim GÖSA höher als beim HSM mit 222 Silben/min. Die standardmäßig verwendeten Störgeräusche (CCITT-Rauschen beim HSM und GÖnoise beim GÖSA) bewirken eine unterschiedliche Verdeckung des Sprachmaterials. Um den Einfluss des Störgeräuschs und des Sprechtempos zu erfassen, wurde das Sprachverstehen bei CI-Trägern und bei einer Kontrollgruppe ohne Hörbeeinträchtigung (NH-Gruppe) mit beiden Sprachtests bestimmt. Als Störgeräusche dienten in beiden Sprachtests das CCITT-Rauschen und ein sprachsimulierendes Rauschen (GÖnoise im GÖSA und ein aus seinem Sprachmaterial generiertes Störgeräusch im HSM). Weiterhin wurde die Sprechrate der Sprachmaterialien so verändert, dass der HSM und der GÖSA jeweils eine Sprechrate von 222 und von 279 Silben/min aufwiesen. Pro Satztest wurden damit die Schwellen für ein Sprachverstehen von 50 % (SRT50) bei zwei verschiedenen Sprechraten und zwei verschiedenen Störgeräuschen, also vier Messkonditionen, ermittelt. Die Darbietung der Signale erfolgte in einer gedämmten Freifeldkabine über einen Lautsprecher, der sich frontal vor dem Probanden befand. Die SRT50-Werte im GÖSA unterschieden sich für die vier Messkonfigurationen weder für die CI-Träger noch für die NH-Gruppe signifikant voneinander. Beim HSM hingegen hatten die Sprechrate und das verwendete Störgeräusch einen signifikanten Einfluss auf das Sprachverstehen. Mit zunehmender Sprechrate erhöhte (verschlechterte) sich der SRT50. Das sprachsimulierende Rauschen führte im Vergleich zum CCITT-Rauschen zu besseren SRT50-Werten bei den CI-Trägern, während sich die SRT50-Werte für die NH-Gruppe verschlechterten. Bei Verwendung der gleichen Kalibrierung sind die SRT50-Werte für den HSM mit erhöhter Sprechrate in der NH-Gruppe für das sprachsimulierende Rauschen und in der CI-Gruppe für das CCITT-Rauschen mit den SRT50-Werten für den GÖSA vergleichbar. Stichwörter: HSM, GÖSA, CI, Sprechtempo, Zeitkompression, Störgeräusch, Sprachverstehen Abstract: Speech recognition for cochlear implant (CI) users can be derived using the Hochmair-Schulz-Moser(HSM) sentence test or the Göttingen sentence test (GÖSA). Both tests use everyday sentences, but they differ in articulation, speech tempo, interfering noise and calibration. The GÖSA is regarded in clinical practice as being more difficult to understand for CI users than HSM. Speech rate as a measure of speech tempo of GÖSA is 279 syllables/min and higher than the speech rate of HSM (222 syllables/min). The typical interfering noises, which are used (CCITT noise for HSM and GÖnoise for GÖSA), cause different masking patterns of speech material. Speech recognition was determined using different noises and speech rates for HSM and GÖSA for CI users and people without hearing impairment (NH). CCITT noise and speech simulating noises (GÖnoise for GÖSA and a noise generated from the speech material of HSM) were used for GÖSA and HSM. Speech rate of GÖSA and HSM was changed to present both speech materials at 222 and 279 syllables/min. Therefore, speech recognition thresholds (SRT50) for a score of 50 % correct were measured for four different conditions per speech test (two different noises and two different speech rates). All signals (noise and speech) were presented in a sound attenuated booth using one loudspeaker, which was placed in front of the listeners. There was no significant difference in SRT50-values for all GÖSA conditions for both groups of participants. SRT50-values in HSM significantly differed depending on speech rate and noise. SRT50-values increased with increasing speech rate. CI users showed significantly increased SRT50-values in CCITT whereas for group NH, decreasing SRT50-values in CCITT were observed. When using the same calibration, SRT50-values for HSM with higher speech rate were comparable to those for GÖSA for group NH in speech simulating noise and for group CI in CCITT. Keywords: HSM, GÖSA, CI, speech rate, time compression, noise, speech recognition
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Z Audiol 2021; 60 (3) 104–107 – Mühler |
Registrierung stationärer Potenziale des auditorischen Systems (ASSR) in Echtzeit mit einem Lock-in-Verstärker
Recording of auditory steady-state evoked responses (ASSR) in real-time using a lock-in amplifier
Roland MĂĽhler
Abteilung für Experimentelle Audiologie, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Zusammenfassung: Stationäre Potenziale des auditorischen Systems (ASSR) findet man bei periodischer Stimulation des Hörsystems im EEG-Spektrum als Spektrallinien mit exakt der Reizrate. Benutzt man zur Trennung von Signal und Störung die für transiente Potenziale übliche Mittelung reizsynchroner EEG-Abschnitte, wird die besondere Eigenschaft der stationären Potenziale, die exakte Kenntnis ihrer Frequenz, nicht beachtet. Ein Monitoring der ASSR in Echtzeit ist bei Anwendung des Mittelungsverfahrens nur eingeschränkt möglich. Diese Arbeit greift eine Idee von Schacham et al. [1] auf und beschreibt einen experimentellen Aufbau, der es erlaubt, stationäre Potenziale des auditorischen Systems mithilfe eines kommerziellen Lock-in-Verstärkers (Stanford Research 830) in Echtzeit darzustellen. In einem Lock-in-Verstärker wird das verrauschte Nutzsignal mit einem Referenzsignal mit der Frequenz des Nutzsignals multipliziert. Ein Tiefpass eliminiert alle nicht zur Nutzfrequenz synchronen Rauschanteile, sodass am Ausgang des Lock-in-Verstärkers eine dem Nutzsignal proportionale Gleichspannung anliegt. Das hier erstmals vorgestellte Messprinzip eignet sich für die Darstellung stationärer evozierte Potenziale bekannter Frequenz besonders gut. Für Chirpreize mit 40 pps und 50 dB nHL Reizpegel wurden an einer erwachsenen normalhörenden Probandin erfolgreich Amplituden-Zeit-Verläufe mit Zeitkonstanten von wenigen Sekunden registriert. Stichwörter: evozierte Potenziale, stationäre Potenziale, ASSR, Lock-in-Verstärker Abstract: Human auditory steady-state responses (ASSRs) are represented in the Electroencephalogram (EEG) by single spectral lines at the stimulus repetition rate. To increase the small signal-to-noise ratio of these responses, commercial ASSR systems usually average several segments of the EEG signal prior to be converted from the time domain into the frequency domain. The averaging process however does not allow for a recording of ASSR in real time. This paper describes an experimental setup which replaces averaging and frequency analysis by a lock-in amplifier. Lock-in amplifiers are widely used in experimental physics to extract small signals of known frequency from an extremely noisy background. A lock-in amplifier multiplies the (noisy) input signal by a reference signal. Subsequent integration with a time constant of a few seconds results in a DC signal. In our setup, with a reference signal at the same frequency as the stimulus repetition rate, the DC output is proportional to the ASSR amplitude.
Auditory steady-state responses were evoked in one normal hearing female adult by presenting wide-band chirp stimuli at 40 Hz repetition rate and 50 dB nHL presentation level through an insert earphone. The amplified and band pass filtered EEG signal was fed to the input channel of a Stanford Research Type 830 lock-in amplifier. A reference signal phase locked to the stimulus was fed to the amplifier’s reference input. The DC output was maximized by manually shifting the phase of the reference signal. A Digital Multimeter (Keysight DMM34460A) and a Data Acquisition Application (Keysight BenchVue) were used to record the time course of the DC output proportional to the ASSR amplitude. Switching the acoustical stimulus on and off periodically, the DC output follows the response amplitude in real time. Typical examples for time constants of 1 s and 3 s are presented.
This paper presents a feasibility analysis of a recording setup for auditory steady-state responses using a lock-in amplifier. The proposed method could be of some interest for intraoperative monitoring of the auditory nerve during implantation of middle ear protheses, neurosurgical procedures, and for brain-computer interfaces (BCI). Keywords: auditory steady-state responses, ASSR, lock-in amplifier
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Z Audiol 2021; 60 (3) 108–112 – Steffens/Steffens |
Bestimmung der Signifikanz von Veränderungen der Hörschwellen bei mehrfacher Messung eines Tonschwellenaudiogramms
Determination of the significance of changes in hearing thresholds with multiple measurements of an audiogram
Thomas Steffens1, Lisa Marie Steffens2
1Universitäts-HNO-Klinik Regensburg
2Medizinische Fakultät der Universität Bonn
Zusammenfassung: FĂĽr diagnostische und gutachterliche Aussagen ĂĽber intraindividuelle Veränderungen der Tonhörschwellen gegenĂĽber Vorbefunden ist eine statistische Signifikanzanalyse unverzichtbar. Sie basiert darauf, dass Abweichungen der Tonhörschwellen mit einer berechenbaren Wahrscheinlichkeit zufällig auftreten können. Dem gegenĂĽber stehen systematische Ă„nderungen von Hörschwellen aufgrund tatsächlicher Veränderungen des Gehörs, des Testsystems oder der Testmethodik. Auf Basis des bewährten Modells des Zufallseinflusses auf Ergebnisse eines Bernoulli-Prozesses, der mit den Eigenschaften der Binomialverteilung quantifiziert werden kann, werden unterschiedliche Rechenverfahren fĂĽr unabhängige und abhängige Zufallswahrscheinlichkeiten und ein- oder zweiseitiger SignifikanzprĂĽfung erläutert. Mit den hier vorgestellten Rechenwegen, Beispielen und Tabellen zur Zufallswahrscheinlichkeit von Ă„nderungen im Tonschwellenaudiogramm können statistisch signifikante Hörschwellenveränderungen mit einer Irrtumswahrscheinlichkeit von p ≤ 0,05 erkannt werden.
Stichwörter: Tonschwellenaudiogramm, Psychoakustik, Wahrscheinlichkeit, statistische Dateninterpretation, Biostatistik Abstract: A statistical significance analysis is indispensable for diagnostic and expert statements about intraindividual changes in pure-tone hearing thresholds compared to previous findings. It is based on the fact that deviations of thresholds can occur randomly with a calculable probability. This contrasts with systematic changes in hearing thresholds due to actual changes in hearing, test system, or test methodology. Based on the well-established model of the random influence on results of a Bernoulli process, which can be quantified with the properties of the binomial distribution, different calculation methods for independent and dependent random probabilities and one- or two-sided significance testing are explained. With the calculation methods, examples and tables presented here for the random probability of changes in the pure-tone audiogram, statistically significant hearing threshold changes can be detected with a probability of error of p ≤ 0.05. Keywords: Pure-tone audiometry, probability, statistical data interpretation, biostatistics
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