Zur korrekten Umrechnung von Sprachsignalen für deren Darstellung im Tonaudiogramm

On the correct conversion of speech signals for their representation in the pure tone audiogram

Thomas Steffens

Zusammenfassung: In diesem Beitrag wird das Verfahren zur korrekten Umrechnung der Terzpegel von Sprache oder anderen breitbandigen Signalen für die Darstellung im Tonaudiogramm zur Beurteilung deren Hörbarkeit in Relation zu den individuellen Hörschwellen vorgestellt. Anhand der repräsentativen langzeitgemittelten Terzpegelspektren für nor¬mallaute englische Sprache des genormten SII-Verfahrens werden alle Schritte zur Umrechnung der Terzpegel in Spektral¬pegel und in Hearing Level ausführlich beschrieben, um den Bezug zu den Hörschwellen des Tonaudiogramms herstellen zu können. Das resultierende korrekte Sprachpegelfeld im Tonaudiogramm für normallaute englische Sprache wird mit dem Sprachpegelfeld für die deutsche Sprache aus der Untersuchung zum internationalen langzeitgemittelten Sprachpegel¬spektrum (LTASS) verglichen. Unter Berücksichtigung der natürlichen Variabilität akustischer Parameter der Stimmen und der gesprochenen Sprache erscheinen die geringen Pegelunterschiede zwischen der Pegelverteilung der englischen und deutschen Sprache von im Mittel 1 dB vernachlässigbar und beide Spektren gleichwertig verwendbar.

Schlüsselwörter: Sprachpegel, Hörschwelle, Tonaudiogramm, Sprachpegelspektrum

Abstract: In this paper, the calculation steps needed for an estimation of speech audibility relative to pure-tone audiogram thresholds are described in detail. This procedure includes all calculations for the correct conversion of one-third octave levels of speech signals into speech spectrum hearing levels. Two examples of long-term average speech spectra (LTASS) correctly converted into the pure-tone audiogram are presented. The first example, being calculated step-by-step in this paper, describes the conversion of one-third octave speech levels of English language spoken with normal vocal effort, as reported in the standardized SII procedure. The second example shows the converted LTASS of German language also spoken with normal vocal effort. Calculations have been performed using the data measured for the international LTASS project organized by the National Acoustic Laboratories back in 1994. As both LTASS differ only marginally (mean difference of 1 dB), and in the light of the individual variations of acoustical voice and speech parameters both the English and German speech spectrum can be regarded as being identical for clinical applications.

Keywords: Speech intelligibility, auditory threshold, pure-tone audiogram, long-term average speech spectrum

Der Freiburger Einsilbertest und die Norm DIN EN ISO 8253-3: Technische Analyse

Freiburg monosyllabic speech test and EN ISO 8253-3: Technical analysis

Alexandra Winkler und Inga Holube

Zusammenfassung: In der DIN EN ISO 8253-3 (2012) sind Mindestanforderungen an die Aufnahme, Validierung und Anwendung von Testmaterialien zur Verwendung in der Sprachaudiometrie beschrieben. Die Entwicklung des Freiburger Einsilbertestes (Hahlbrock 1953) liegt mehr als 60 Jahre und die Neuaufsprache (Brinkmann 1974) mehr als 45 Jahre zurück. Zur damaligen Zeit erfolgte der Vertrieb über Tonbänder, Schallplatten oder Kassetten. In der heutigen Zeit wird das Sprachmaterial computergestützt oder mittels CD dargeboten. Das Audiomaterial wurde bislang noch nicht nach den in der DIN EN ISO 8253-3 (2012) festgelegten technischen Qualitätsanforderungen untersucht. CDs wurden von den Firmen Siemens und Westra erstellt. Beide Digitalisierungen enthalten das Sprachmaterial der Aufnahme von 1969 gemäß DIN 45621-1 (1995a). In dieser Untersuchung werden die Digitalisierungen nach den normativen Vorgaben von DIN 45626-1 (1995b) und DIN EN ISO 8253-3 (2012) analysiert und verglichen. Dazu wurden die Zeitsignale und Frequenzspektren beider CDs, die Zeitintervalle zwischen den Einsilbern und die Pegelverteilungen der Wörter sowie des Kalibriersignals analysiert. Insgesamt konnten sowohl Anforderungen identifiziert werden, die von den Aufnahmen erfüllt werden als auch solche, die nicht erfüllt werden.

Schlüsselwörter: Sprachaudiometrie, DIN EN ISO 8253-3, Hörgeräte, Freiburger Einsilbertest

Abstract: EN ISO 8253-3 (2012) describes minimum requirements for recording, validation and application of speech material used in audiology. The German Freiburg monosyllabic speech test was developed more than 60 years ago (Hahlbrock 1953) and the currently used recording was created more than 45 years ago (Brinkmann 1974). In the early years, the speech material was distributed by vinyl records or tapes. Nowadays, the speech material is presented from computer hard disc drives or via CDs. An analysis of the audio material based on the technical requirements of EN ISO 8253-3 (2012) was not yet conducted. CDs are provided by the companies Siemens and Westra. Both digitizations are based on the speech material of the recording from 1969 according to the German standard DIN 45621-1 (1995a). This study includes the analysis and comparison of the technical requirements according to DIN 45626-1 (1995b) and EN ISO 8253-3 (2012) for both digitizations. For this purpose, temporal and spectral analyses of both CDs have been conducted. In addition, the time intervals between successive monosyllables and the level distributions of the words as well as the calibration signal were calculated. In conclusion, it turns out that some requirements are met others are not.

Keywords: speech audiometry, EN ISO 8253-3, hearing aids, Freiburg monosyllabic speech test

Shedding light on gene therapy as a future treatment for sensory disorders – from gene replacement to optogenetics

Gentherapie sensorischer Erkrankungen – zukünftige Behandlungsmöglichkeiten zwischen Genersatz und Optogenetik

Asan, Balk, Bieber, Hatzenbühler, Heuer, Hillebrandt, Lewin, Lichter, Oertel, Petkidis, Reichel, Weber, Wicht, Pangrsic, Vogl

Abstract: Hearing impairment and blindness are common sensory deficits greatly compromising patients’ quality of life. As yet, there are few – if any – causal therapies for sensorineural disorders of the eye and the ear such that hearing aids, cochlear and retinal implants serve as the most common options for sensory rehabilitation. Recent advances in diagnostics and treatment show great potential and may eventually induce a shift towards causal treatment. The use of viral vectors to either replace a defective gene or introduce a light-sensitive construct is a promising approach for the future treatment of sensory disorders. Both visual and auditory defects can be subdivided into inherited and acquired disorders; therefore, similar approaches could be used in the respective therapies. Gene transfer was used successfully in the treatment of Leber’s congenital amaurosis, a monogenic disease of the retina, in a phase 1 clinical trial. Other pioneering gene therapy studies in animal models indicate that similar approaches will be effective in combating other sensory disorders in the near future. However, in most approaches, further improvements will be necessary before they can safely be applied in the treatment of patients. Our review aims to summarize the upcoming methods and targets in the treatment of hearing and visual impairments.

Keywords: gene therapy, optogenetics, cochlear hair cells, retina, ophthalmology, audiology, translational medicine

Zusammenfassung: Schwerhörigkeit und Blindheit sind weitverbreitete Sinnesdefizite, welche die Lebensqualität der beeinträchtigten Patienten erheblich einschränken. Zum heutigen Zeitpunkt gibt es für Erkrankungen an Auge und Ohr nur wenige kausale Behandlungsansätze. Daher bilden Hörgeräte und Cochlea-Implantate nach wie vor die gängigsten Ansätze zur Rehabilitation des Hörens, während die Retinaimplantate dies für das Sehen in weit geringerem Umfang ermöglichen. Die Kombination von modernsten Diagnoseverfahren mit neu entwickelten Therapiemethoden macht nun Hoffnung auf effizientere Behandlungsoptionen. Hierbei könnten zukünftig gentherapeutische Ansätze zum Einsatz kommen, bei denen virale Vektoren dazu verwendet werden, entweder defekte Gene durch funktionsfähige Varianten zu ersetzen, oder Gene welche licht-sensitive Proteine kodieren, in das Zielgewebe einzubringen und diese über optische Prothesen zu stimulieren. Da Erkrankungen des visuellen wie auch des auditorischen Systems erblich bedingt, aber auch erworbener Natur sein können, lassen sich gemeinsame gentherapeutische Konzepte erarbeiten, die eine spezifische und adäquate Behandlung der jeweiligen Krankheit ermöglichen. So wurden vor kurzem die ersten Phase I klinischen Studien unternommen, um die Lebersche kongenitale Amaurose, eine monogene, degenerative Erkrankung der Retina, gentherapeutisch zu behandeln – nach bisherigen Erkenntnissen mit äußerst positivem Befund. Obwohl die Methodik der Genersatztherapie noch in den Kinderschuhen steckt und sowohl Verträglichkeit als auch Langzeiteffizienz noch im Detail getestet werden müssen, geben die Ergebnisse zahlreicher weiterer

Studien an verschiedensten Tiermodellen sensorischer Erkrankungen dennoch Grund zur Hoffnung zukünftig bessere Behandlungserfolge erzielen zu können. Dieser Übersichtsartikel beleuchtet diese zukunftsträchtigen Therapieansätze im Detail und diskutiert ihre Relevanz für die moderne Behandlung von sensorischen Erkrankungen.

Schlüsselwörter: Gentherapie, Optogenetik, cochleäre Haarzellen, Retina, Ophthalmologie, Audiologie, translationelle Medizin