Towards Plausibility of Audiovisual Simulations in the Laboratory: Methods and First Results from Subjects with Normal Hearing or with Hearing Impairment

Plausibilität audiovisueller Simulationen im Labor: Methoden und erste Ergebnisse von Probanden mit normalem Hörvermögen oder mit Hörbeeinträchtigung

Richard Paluch^{1, 3, 5}, Melanie Krueger^{1,  5}, Maartje M. E. Hendrikse^{4, 5}, Giso Grimm^{2, 4, 5}, Volker Hohmann^{1, 2, 4, 5} and Markus Meis^{1,  5
1} Hörzentrum Oldenburg GmbH, Oldenburg, Germany; ² HörTech gGmbH, Oldenburg, Germany; ³ Department of Social Sciences, University of Oldenburg, Oldenburg, Germany; ⁴ Department of Medical Physics and Acoustics, University of Oldenburg, Oldenburg, Germany; ⁵ Cluster of Excellence “Hearing4all”, Oldenburg, Germany

Abstract:This study addressed the replication of two everyday life communication conditions: an urban street and a conversation in a cafeteria, in the laboratory using virtual audiovisual environments, and compared subject experience in this audiovisual laboratory environment with the corresponding real-life condition. Experiences were assessed using questionnaires and interviews addressing relevant factors, in particular the general presence, spatial presence, involvement and realism. Data were collected with N = 21 users (51 to 72 yrs.) in two situations (street traffic and cafeteria), using two hearing aid (HA) modes (unaided and omnidirectional HA microphone mode) in seven experienced HA users (EXPU), in seven first-time HA users with hearing impairment (FTU), and in seven age-matched subjects with normal-hearing (NH). Both the questionnaire focusing on as-pects of presence and the interview responses showed that the virtual acoustic replication in the laboratory condition was eva-luated as being plausible compared to the real-life experience, whereas subjects found the visual simulation to be less plausible in terms of visual detail and the presentation of movement.

Keywords: Sense of presence, plausibility, hearing aids, hearing loss, audiovisual environments

Zusammenfassung: Diese Studie befasste sich mit der Replikation von zwei alltäglichen Kommunikationsbedingungen. Eine Stadtstraße und eine Unterhaltung in einer Cafeteria wurden im Labor als virtuelle audiovisuelle Umgebungen simuliert und für die Studie verwendet. Verglichen wurde die Erfahrung der Probanden in dieser audiovisuellen Laborumgebung mit entsprechenden realen Alltagsumgebungen. Die Erfahrungen wurden anhand von Fragebögen und Interviews bewertet, die relevante Faktoren, insbesondere die generelle Präsenz, räumliche Präsenz, Einbindung und Realität, berücksichtigten. Erhoben wurden die Daten in zwei Situationen (Straßenverkehr und Mensa) mit N = 21 Probanden im Alter von 51-72 Jahren in Bezug auf zwei Hörgerätemodi (HG) (unversorgt und omni-direktionaler HG-Mikrofonmodus) mit sieben erfahrenen HG-Nutzern (EXPU), sieben erstmaligen HG-Nutzern mit Hörminderung (FTU) und mit sieben gleichaltrigen Probanden mit normalem Hörvermögen (NH). Der Präsenzfragebogen und das Interviewmaterial zeigten, dass die virtuell akustische Replikation im Labor als plausibel im Vergleich zur realen Erfahrung bewertet wurde, während die visuelle Simulation in Bezug auf visuelle Details und Bewegung als weniger plausibel erlebt wurde.

Stichwörter: Präsenz, Plausibilität, Hörgeräte, Hörminderung, audiovisuelle Umgebungen

Einfluss des Störgeräusches auf das Sprachverstehen von Einsilbern

Effect of noise on speech recognition of monosyllables

Alexandra Winkler und Inga Holube
Institut für Hörtechnik und Audiologie, Jade Hochschule und Exzellenzcluster „Hearing4All“, Oldenburg

Zusammenfassung: In der Hilfsmittelrichtlinie sind die Indikationskriterien für eine Hörgeräteversorgung und deren Verifikation festgelegt. Diese Verifikation sollte im Störschall stattfinden, da insbesondere störgeräuschbehaftete Hörsituationen für Menschen mit Hörbeeinträchtigung herausfordernd sind. Als mögliches Verfahren bietet sich nach Hilfsmittelrichtlinie u.a. der Freiburger Einsilbertest an. Welches Störgeräusch und welche Lautsprecherdarbietung verwendet werden sollen, ist jedoch in der Hilfsmittelrichtlinie nicht festgelegt. Diese Studie untersuchte, inwiefern das Sprachverstehen von Probanden mit normalem Hörvermögen vom verwendeten Störgeräusch abhängt. Neben dem Freiburger Einsilbertest wurde als Vergleich der Einsilberreimtest nach von Wallenberg und Kollmeier verwendet. Als Störgeräusche wurden jeweils ein aus dem Sprachmaterial generiertes Rau-schen, das CCITT-Rauschen, das ICRA1-Rauschen und das Verdeckungsgeräusch nach DIN 60645-2 bei verschiedenen Signal-Rausch-Abständen aus der Vorne-Richtung dargeboten. Für jeden Sprachtest wurden störgeräuschabhängige Diskriminations-funktionen angepasst und der Signal-Rausch-Abstand für ein Sprachverstehen von 50 % (L₅₀) mit dazugehöriger Steigung bestimmt. Die störgeräuschabhängigen L₅₀-Werte unterschieden sich für jeden Sprachtest signifikant und wiesen einen Unterschied von ca. 6 dB zwischen den beiden Sprachtests auf. Die Verdeckungswirkung der verschiedenen Störgeräusche konnte nur teilweise mit dem Speech Intelligibility Index abgebildet werden. Im Vergleich zu Literaturwerten für die entsprechenden Sprachtests in Ruhe wurde eine höhere Steigung beobachtet. Aufgrund der signifikant unterschiedlichen L₅₀-Werte wird empfohlen, die Hilfsmittelrichtlinie genauer zu formulieren, mindestens jedoch die Angabe des Störgeräusches zu fordern.

Stichwörter: Sprachaudiometrie, Freiburger Einsilbertest, Einsilberreimtest, Störgeräusch, Sprachverständlichkeits-schwelle, Speech Intelligibility Index

Abstract: The guidelines for hearing aid treatment include criteria for hearing aid evaluation. Since noisy situations are often very challenging for people with hearing impairment, speech recognition tests in noise are essential. Hearing aid evaluation in noise can be carried out using the Freiburg monosyllabic speech test, but information on which noise is to be applied is missing in the guidelines. Therefore, this study focused on the impact of different noise signals on monosyllabic speech recognition. The Freiburg monosyllabic speech test and the monosyllabic rhyme test of von Wallenberg and Kollmeier were used as speech tests. Speech-shaped noise that had been developed out of the speech material, CCITT, ICRA1 and a noise according to DIN 60645-2 were chosen as noise signals. Both, noise and speech signals, were presented from one loudspeaker in front of the listener at different signal-to-noise-ratios. Noise dependent discrimination functions were fitted and speech recognition thresholds for 50 % correct were estimated for both speech tests. Statistical analysis showed significant difference in speech recognition among the noises. The thresholds for the two speech tests differed by approx. 6 dB. Modelling the measurement outcomes with the Speech Intelligibility Index only partially reflected the influence of the different noises on speech recognition. Compared to literature data for speech tests in quiet, steeper discrimination functions were obtained independently of the different speech tests and noise. Due to significant differences in speech recognition thresholds, the guidelines for hearing-aid treatment should declare more precisely the test conditions or should at least demand to specify the used noise type.

Keywords: Speech audiometry, Freiburg monosyllabic speech test, monosyllabic rhyme test, noise, speech recog-nition threshold, Speech Intelligibility Index

Voruntersuchung zur Praktikabilität des Adaptiven Auditiven Sprachtestes (AAST) als Screeninginstrument bei Vorschulkinder

A preliminary study on the practicability of the Adaptive Auditory Speech Test (AAST) as a screening tool in preschool children

Vanessa Hoffmann¹, Karolin Schäfer², Frans Coninx^3
1 HFH Hamburg, Fachbereich Gesundheit und Soziales, Hamburg, Deutschland
² Universität zu Köln, Humanwissenschaftliche Fakultät, Department Heilpädagogik und Rehabilitation, Köln, Deutschland
³ Institut für Audiopädagogik (IfAP), Solingen, Deutschland

Zusammenfassung: Hintergrund und Fragestellung: Für die Erfassung einer Hörstörung und die realistische Ein-schätzung der Hörleistung in Alltagssituationen ist die Messung der Sprachwahrnehmung im Störgeräusch von großer praktischer Relevanz. Für die einfache, schnelle und kindgerechte Überprüfung des Hörvermögens bei Kindern im Alter zwischen vier und sechs Jahren stehen derzeit nur wenige Verfahren zur Verfügung. Ziel der Studie war es herauszufinden, ob das Testverfahren AAST (Adaptiver Auditiver Sprachtest) wesentliche Voraussetzungen für den Einsatz als Screeninginstrument bei Vorschulkindern erfüllt und ob die Durchführung in einem Kindergarten praktikabel und machbar ist.

Methode: In die vorliegende deskriptive Querschnittsstudie wurden N = 25 (MW: 5,05 Jahre) Vorschulkinder eingeschlossen, die in einem deutschsprachigen Kindergarten binaural diotisch (Darbietung über Kopfhörer) mit dem AAST-Verfahren getestet wurden. Der Schallpegel wird im Testverfahren adaptiv an die Hörleistung angepasst und ermittelt die Sprachverständlichkeits-schwelle in Ruhe und in unterschiedlichen Störgeräuschbedingungen. Die Testsequenz umfasste die Testung in Ruhe, im stationären Störgeräusch (SSN: Steady state noise) (ohne räumliche Trennung von Stör- und Nutzschall) und im fluktuierenden Signal mit 90 Grad räumlicher Trennung von Stör- und Nutzschall (IFFM90: International Female Fluctuating Masker).

Ergebnisse: Die durchschnittliche Gesamttestdauer betrug 12 Minuten pro Kind. Die Dauer der Testung sank mit zunehmendem Alter. Die Analyse der Daten entsprach den AAST-Normalwerten in Ruhe und im Störschall. Die Sprachverständlichkeitsschwelle der untersuchten Kinder lag in der IFFM90 Störschallbedingung durchschnittlich 13,2 dB unter der SSN-Bedingung.

Diskussion: Das AAST-Verfahren scheint wesentliche Voraussetzungen für die Durchführung als Screeningverfahren für Hörverluste bei Vorschulkindern zu erfüllen. Das Verfahren erweist sich als praktikabel in der Anwendung, zeichnet sich durch eine kurze Durchführungsdauer aus und liefert schnell stabile Ergebnisse. Alle Kinder der Stichprobe konnten das Verfahren absolvie-ren. Aufgrund seiner Infrastruktur erscheint der Kindergarten geeignet zur Durchführung eines Vorschulhörscreenings.

Stichwörter: Sprachverstehen, Störgeräusch, Screening, AVWS

Abstract: Background and question: For the detection of a hearing impairment and realistic assessment of the hea-ring performance in everyday situations, the measurement of speech perception in noise is of great practical relevance. Only a few suitable instruments are currently available for the simple, quick and child-friendly assessment of hearing performance in children aged between four and six years. The aim of the study was to investigate whether the AAST (Adaptive Auditory SpeechTest) test procedure fulfills the essential prerequisites for use as a screening tool in preschool children and whether the implementation in a kindergarten is practicable and feasible.

Methods: This descriptive cross-sectional study included N = 25 (MW: 5.05 years) preschool children who were tested in a Ger-man-speaking kindergarten binaurally diotically (using headphones) with the AAST. The AAST adjusts itself automatically to the hearing performance and determines the speech perception threshold in quiet and in different background noise conditions. The test sequence included the testing in quiet, with steady state noise (SSN) without spatial separation, and spatial International Female Fluctuating Masker signal (IFFM) 90 degrees from the left.

Results: The average total test duration was 12 minutes per child. The duration of the test decreased with increasing age. The analysis of the data confirmed the AAST normal values in quiet and in noise. The speech intelligibility threshold (SRT) for children was on average 13.2 dB lower in IFFM90 than in SSN.Discussion: The AAST seems to fulfill essential requirements for the implementation as a screening method for hearing loss in preschool children. The method proves to be practicable in use, characterized by a short assessment time and quickly delivers stable results. All children of the sample were able to complete the procedure. Due to its infrastructure the kindergarten is a suitable venue for implementing pre-school hearing screening.

Keywords: speech understanding, background noise, screening, CAPD

Bedeutung von Hörqualität für die kommunikative Partizipation im Unterricht und den Schulerfolg bei hörgeschädigten Grundschülern an allgemeinen Schulen

Impact of listening quality on classroom participation and academic success by deaf and hard-of-hearing children at inclusive primary schools

Barbara Bogner¹, Manfred Hintermair¹ und Annerose Keilmann²
¹ Pädagogische Hochschule Heidelberg, Deutschland;
² Stimmheilzentrum Bad Rappenau, Deutschland

Zusammenfassung: Gutes Hören ist eine Schlüsselqualifikation für schulischen Erfolg und wesentlich für das Partizipationserleben im Unterricht. Wie hörgeschädigte Schüler Hören und Verstehen in realen Situationen im Alltag Schule erleben, wird mit den bisher zur Verfügung stehenden Untersuchungsinstrumenten nur unzureichend erfasst. Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde der Fragebogen E-HAK (Einschätzung der Hörsituation im Alltag von Kindern) aus den englischsprachigen „LIFE-Inventories for Education“ weiterentwickelt und bei 30 einzelinklusiv beschulten hörgeschädigten Dritt- bzw. Viertklässlern an allgemeinen Schulen erprobt. Im E-HAK sollen die Schüler ihr Hörverstehen in 12 verschiedenen unterrichtsrelevanten Situationen subjektiv einschätzen. Die Daten der vorliegenden Pilotstudie zeigen, dass sich der E-HAK als probates und zuverlässiges Instrument erweist, um praxisrelevante Informationen zum subjektiven Hörverstehen zu erhalten. So werden bessere Ergebnisse im Hörverstehen bei der Nutzung einer Übertragungsanlage erzielt und es zeigen sich signifikante Zusammenhänge zwischen subjektiv beurteilter Hörqualität, kommunikativer Partizipation im Unterricht und schulischen Leistungen. Für weiterführende Studien sollte der E-HAK an größeren und repräsentativeren Stichproben überprüft werden. Ebenso sollten hörende Mitschüler in die Beurteilung der Hörqualität im Unterricht eingebunden werden.

Stichwörter: Hörgeschädigte Schüler, Hörqualität, schulische Partizipation, Schulerfolg, Fragebögen, Inklusion

Abstract: Good listening is a key qualification for academic success at school and essential for classroom participation. Instruments available to date do not allow to assess sufficiently the self-evaluation of deaf and hard of hearing (DHH) students with regard to the ability to hear and understand in real-life situations at school. In the study presented here the questionnaire E-HAK (students’ evaluation of listening experiences in everyday life) was adapted from the English “LIFE-Inventories for Education” and 30 DHH third- and fourth-graders from general education classes in public schools were tested with this new instrument. Using the E-HAK, the students have to evaluate their listening comprehension in 12 different situations which are important for successful learning in the classroom. The data from this pilot study reveal that the E-HAK proves to be an appropriate and reliable tool to obtain information which has practical relevance assessing subjective listening comprehension. Amongst others, there are better results in listening comprehension when using assistive wireless technology, and there are also significant correlations between the degree of subjective listening quality assessed by the E-HAK, communicative participation at school and academic success. For further studies, the E-HAK should be tested on larger and more representative samples. Likewise, also hearing students should be involved regarding the assessment of listening quality in the classroom.

Keywords: Deaf and hard of hearing students, listening quality, classroom participation, academic achievement, questionnaires, inclusion

Modellierung der Reliabilität des Freiburger Einsilbertests in Ruhe mit der verallgemeinerten Binomialverteilung

Hat der Freiburger Einsilbertest 29 Wörter pro Liste?

Modelling the reliability of the Freiburg monosyllabic speech test in quiet with the Poisson binomial distribution

Does the Freiburg monosyllabic speech test contain 29 words per list?

Inga Holube, Alexandra Winkler, Ralph Nolte-Holube

Zusammenfassung: Ein Sprachtest, und damit auch der Freiburger Einsilbertest, kann als Bernoulli-Experiment modelliert werden. Auf diese Weise können quantitative Aussagen zu seiner Reliabilität mit einer  Binomialverteilung berechnet werden. Dabei wird in der Regel die gleiche Wahrscheinlichkeit für die Erkennung jedes Testwortes angenommen. Da die Wörter innerhalb einer Liste des Freiburger Einsilbertests jedoch unterschiedlich gut oder schlecht zu verstehen sind, ist eine Modellierung mit der verallgemeinerten Binomialverteilung sinnvoll. Dies führt zu einem kleineren Konfidenzintervall als bei der Verwendung der einfachen Binomialverteilung. Die Varianz der verallgemeinerten Binomialverteilung für Testlisten des Freiburger Einsilbertests mit 20 Wörtern kann durch diejenige Varianz einer einfachen Binomialverteilung angenähert werden, die auf Testlisten mit 29 Wörtern mit gleichem Wortverstehen beruht.

Stichwörter: Freiburger Einsilbertest, Wortverstehen, Binomialverteilung, Reliabilität, Konfidenz

Abstract: Every speech test can be modelled as a Bernoulli experiment; this also applies to the Freiburg monosyllabic speech test. The model enables quantitative calculation of the reliability based on the binomial distribution. Generally, the same probability for the recognition of each test word is assumed. Since the recognition of words within test lists of the Freiburg monosyllabic speech test differs, modelling with the Poisson binomial distribution is reasonable. The Poisson binomial distribution results in a narrower confidence interval than the simple binomial distribution. The variance of the Poisson binomial distribution for test lists of the Freiburg monosyllabic speech test with 20 words can be approximated using the variance of the simple binomial distribution based on test lists with 29 equally-recognizable words.

Keywords: Freiburg monosyllabic test, speech intelligibility, binomial distribution, reliability, confidence

Questionnaires as screening tools to identify persons with hearing deficiencies

Fragebögen als Screening-Verfahren zur Identifikation von Personen mit Hörstörungen

Roland Jacob, Yvonne Stelzig, Michael Buschermöhle, Daniel Berg, Markus Meis

Abstract: The aim of the study was the development and the selection of an easy to use questionnaire for the screening of hearing deficiencies in the realm of an automated screening station and in epidemiological studies. Two questionnaire tools were compared using a postal survey: The Hearing-Dependent Daily Activities (HDDA) Scale with values between 0-24 points and the HearCom Questionnaire (HCQ), ranging from 0 to 1.0. From N = 873 questionnaires sent out, 443 data sets were used. For these participants, current and resilient audiogram data were available. The mean age was M = 66.5 years (52.6 % male) and 37.9 % of the participants were using hearing aids. The mean pure tone average (PTA) on the better ear was 26.5 dB HL (averaged for 0.5, 1.0, 2.0 und 4.0 kHz). This corresponds approximately to the WHO threshold of hearing impairment. The sum score of the HDDA showed higher correlation with the PTA in comparison to the HCQ. For the HDDA, a sensitivity of 90.6 % and a specificity of 80.1 % were determined. According to Receiver Operating Characteristic (ROC) curves for the worse ear (≥ 26 dB HL), a cut-off score of ≥ 19 was the most suitable one. For the HCQ, a cut-off value of 0.74 was determined with sensitivity and specificity of 74.6 % and 85.5 %, respectively. Due to the better sensitivity and ROC characteristics, a lower number of items and a lower rate of missing data, we suggest using the HDDA with a conservative cut-off criterion of ≥ 19 as an appropriate screening tool in Germany for the assessment of hearing deficiencies.

Keywords: Hearing impairment, adult hearing screening, questionnaire, HDDA, sensitivity, specificity

List of abbreviations:

BEA: Better ear average

HDDA: Hearing-Dependent Daily Activities Scale

HCQ: HearCom Questionnaire

HearCom: EU Project “Hearing in the communication society”

HL: hearing loss

PTA: Pure tone average

ROC: Receiver-Operating-Characteristic

SD: Standard deviation

WEA: Worse ear average

Zusammenfassung: Ziel der Studie war die Entwicklung und Auswahl eines ökonomisch zu handhabenden Fragebogens zur Ermittlung von Hörstörungen im Rahmen einer automatisierten Messstation und epidemiologischer Studien. Es wurden zwei Fragebogenverfahren als Screening-Instrumente im Rahmen einer postalischen Studie miteinander verglichen: Die Hearing-Dependent Daily Activities (HDDA) Skala mit Werten zwischen 0-24 Punkten und der HearCom-Fragebogen (HCQ) mit einer Skala von 0 bis 1.0. Von N = 873 versendeten Fragebögen konnten insgesamt N = 443 Datensätze verwendet werden, bei denen aktuelle tonaudiometrische Daten vorlagen. Das mittlere Alter betrug M = 66,5 Jahre (52,6 % männlich) und 37,9 % der Teilnehmer waren Hörgeräteträger. Im Mittel hatten die Probanden auf dem besseren Ohr einen Hörverlust von 26,5 dB HL gemittelt über die Frequenzen 0,5, 1,0, 2,0 und 4,0 kHz, was in etwa der tonaudiometrischen Schwelle der WHO Definition hörbeeinträchtigt vs. nicht hörbeeinträchtigt entspricht. Der HDDA zeigte durchweg höhere Korrelationen zum PTA als der HCQ-Fragebogen. Für den HDDA konnte eine Sensitivität von 90,6 % und eine Spezifität von 80,1 % bei einem Cut-off von ≥ 19 auf Basis von Receiver Operating Characteristic (ROC) Kurven ermittelt werden, wenn das jeweils schlechtere Ohr (≥ 26 dB HL) berücksichtigt wurde. Für den HCQ Fragebogen wurde ein Cut-off Wert von 0.74 für das schlechtere Ohr bestimmt, mit einer Sensitivität von 74,6 % und einer Spezifität von 85,5 %. Aufgrund der besseren Sensitivität und ROC Charakteristik, des geringeren Umfanges und der geringeren Rate fehlender Werte wird der HDDA bei einem konservativem Cut-off Wert von ≥ 19 als geeigneter deutschsprachiger Fragebogen zur Ermittlung von Hörstörungen als Screening-Instrument empfohlen.

Schlüsselwörter: Hörbeeinträchtigung, Hörscreening für Erwachsene, Fragebogen, HDDA, Sensitivität, Spezifität