Test větné srozumitelnosti v hovorovém šumu u osob s normálním sluchem

Overview

Vytvořili jsme český test větné srozumitelnosti v šumu. Publikace demonstruje výsledky vlivu různých šumů na větnou srozumitelnost u osob s normálním sluchem a použití vybraného hovorového šumu (babble noise) k dalšímu testování. Vyšetření rozumění řeči může být provedeno prezentováním testovacího materiálu ve formě vět za přítomnosti rušivého šumového signálu. Této problematice je věnována v zahraničí velká pozornost, v českém jazyce však dosud nebyly tyto audiologické testy vypracovány a používány. Hovorový šum je v zahraničí používán pro svou významnou interferenci s řečovým signálem v časové i spektrální oblasti. Časové charakteristiky hovorového šumu se podobají lidskému hlasu, a proto tento šum výrazněji maskuje na centrální úrovni než náhodné ustálené šumy. Test k určení větné srozumitelnosti v šumu v českém jazyce zahrnuje 3 dekády vět. Volili jsme oblast běžných témat s přihlédnutím k fonetické vyváženosti. Testovali jsme normální probandy podle audiologické normy. Vývojem tohoto řečového testu v šumu se rozšířila možnost vyšetření sluchu za ztížených akustických podmínek.

Klíčová slova:
větná srozumitelnost v hovorovém šumu, nový český audiologický test.

ÚVOD

Testování rozumění řeči může být provedeno prezentováním testovacího materiálu ve formě vět za přítomnosti rušivého šumového signálu. Této problematice je věnována v zahraničí velká pozornost již delší dobu (3, 4, 6, 8). Vnímání řečového signálu je určitým způsobem porušeno a vychází se z předpokladu, že zdravý jedinec dokáže poruchu srozumitelnosti překonat a chybějící informační obsah doplnit. Schopnost užití kompenzačních strategií (redundance), vycházejících ze sluchového vědomí, z dlouhodobé paměti a asociačních schopností konkrétního jedince, se zhoršuje při prezentaci řečového signálu na pozadí šumu (10). Syntaktická a sémantická struktura větných stimulů má vliv na vnímání řeči. Audiologická literatura nedává odpověď, zda k vyšetření srozumitelnosti řeči je lepší užívat jednotlivá slova či věty. Věty představují více realistický podnět pro hodnocení percepce plynulé řeči. Nevýhodou ale bývá délka vět – při vyšetření na pozadí šumu se zvláště u starších lidí podílí na percepci komplex kognitivních schopností, které mohou být v rámci CNS oslabeny. Použití souborů jednoslabičných slov při testování bývá často kritizováno pro ztrátu přirozené dynamiky řečového projevu (11). Studiu kortikálních mechanismů řečové percepce v šumu se věnoval zejména Wong (12). Sledoval funkční hemodynamické změny (fMR) při identifikaci jednoduchých slov v tichu a v babble (hovorovém) šumu u mladých a starých osob. I přes normální periferní sluch byla nad sluchovou kůrou redukovaná aktivita u starších probandů. Odvodil, že je zpracování mluvené řeči v hlučném prostředí ve vztahu k věku.

Testy, které se používají k determinaci řečové srozumitelnosti, jsou odlišné nejen vzhledem k charakteru jazyka, ale respektují velký počet procedurálních parametrů (podmínek měření). Tato měření jsou důležitá jak pro klinickou praxi, tak pro psycho-akustický výzkum. Lexikální a fonetické podmínky konstrukce testů jsou odlišné v různých jazycích. Je nutné stanovení norem pro jednotlivé věkové skupiny. Nabízí se otázka reprodukovatelnosti výsledků i přes odlišnosti ve struktuře a provedení testů. V případě testů pro vyšetřování větné srozumitelnosti nejsou k dispozici mezinárodní standardy a normativní data musí být stanovena na vytvořeném materiálu. Protože v českém jazyce dosud nebyly audiologické testy tohoto typu vypracovány, pokusili jsme se vytvořit a vyzkoušet test větné srozumitelnosti v šumu.

Výsledky testování ovlivňuje řada faktorů:

1. Použitý větný materiál (věty s velkou pravděpodobností výskytu určitých slov oproti větám s nízkou pravděpodobností výskytu), počet slov ve větě (12).
2. Typ a vlastnosti použitého konkurenčního signálu: např. řečový šum, který je definován technickou normou; hovorový šum (v anglickém jazyce používán termín babble noise) vzniká ze směsi promluv několika osob; cocktail party šum je náhodně pořízený zvukový šum (hluk) při společenské události. Někdy bývá babble noise vytvořený z řeči řečníka.
   Zpravidla je hovorový šum vytvořen ze záznamu 6 až 12 mluvčích, přičemž bylo experimentálně zjištěno, že nejvýrazněji maskuje směs řeči skupiny 8 mluvčích.
3. Hlas a řeč profesionálního řečníka, konverzační výška hlasu, frekvenční spektrum (muž vs. žena), preciznost výslovnosti, rychlost mluvního projevu.
4. Vztah mezi parametry hlasu řečníka a parametry použitého rušivého konkurenčního signálu, podobnost či odlišnost frekvenčního i časového průběhu signálů.
5. Způsob vyhodnocení testu - způsob přiřazení bodů za správně nebo částečně zopakovanou část věty (1 klíčové slovo, které má vysokou pravděpodobnost určení z kontextu věty; větší počet hodnocených slov ve větě; procentuální vyjádření počtu zopakovaných slov apod.).
6. Poslech v tzv. volném poli v audiometrické kabině nebo poslech do sluchátek.
   V literatuře je popsána řada možností, jak jsou větné testy prováděny prakticky (9). Např. volba různé úrovně signálu, na které je větný test prezentován, nebo je rušivý konkurenční signál aplikován jen za přítomnosti věty, či je prezentován bez přerušení kontinuálně; mění se buď intenzita šumu nebo intenzita větného materiálu a druhý signál má konstantní úroveň. Toto vše ovlivňuje výsledky testu.

METODIKA A MATERIÁL

Výběr řečového materiálu

Vytvořili jsme pro testování materiál v českém jazyce, který původně zahrnuje 10 dekád vět; věty mají délku od 4 do 10 slov. Délka vět byla 1,6 s až 3,5 s. Pauza mezi větami byla nastavena 6,5 s. Konstrukce vět a výběr slov má samozřejmě nekonečně mnoho možností. Volili jsme oblast běžných životních situací a témat s přihlédnutím k fonetické vyváženosti. Naše původní představa použít jako předlohu testy v angličtině s tzv. cílovými slovy (8), která jsou vždy na konci věty, se ukázala pro český jazyk jako problematická. Podle bohemistů tzv. cílené slovo (tzn. slovo, které má při testování v šumu posluchač určit) nemusí být v češtině významově na konci věty. Snažili jsme se tedy při výběru vět hlavně o fonetickou vyváženost. Zkoumáním hláskové vyváženosti ve vzorových větách bylo dosaženo adekvátního procentuálního zastoupení jednotlivých hlásek v korpusu. Výsledky byly porovnávány s daty, jak je uvádí Palková (7).

Charakter zvukové nahrávky

Materiál byl namluven profesionálním řečníkem a nahrán digitálně za studiových podmínek. Průměrná intenzita všech dekád vět byla normalizována na stejnou úroveň podle normy EN ISO 8253-3:1998 (1). Norma povoluje maximální odchylku intenzity věty +/- 3 dB od průměru vět dekády. Tento intenzitní interval jsme zúžili v našem případě na +/- 2 dB. Efektivní hodnota signálu (RMS, Root-mean-square) nemá souvislost s tím, jak je věta srozumitelná. Týká se pouze energetického hlediska a abstrahuje se od obsahu věty, ani nevyjadřuje správnou hodnotu, jak by měla být vyrovnána a nastavena intenzita vět. Všechny průměrné intenzity dekád v našem případě mají stejnou průměrnou hodnotu RMS. Ta byla stanovena na 28,5 dB (programem MATLAB 6.5) a vypočtena podle vztahu (T - délka věty v sekundách, x_i – okamžité amplitudy signálu):

Hodnota 28,5 dB byla zvolena tak, aby byla zachována shodná kalibrace vyšetřovacího audiometrického řetězce s dnes používanou digitální verzí “České slovní audiometrie” vyhotovenou pod vedením MUDr. Zdeňka Hložka na ORL klinice UP v Olomouci (1994) (2).

Typ a vlastnosti použitého konkurenčního signálu

Za konkurenční byly vybrány tyto signály:

• a) Řečový šum - definován technickou normou EN 60645-2:1993 - paragraf 13. 1. (1).
• b) Hovorový šum - složený z nezávislých promluv 8 mluvčích (v anglickém jazyce používán termín babble noise). Tento šum obsahuje záznamy 4 mužů a 4 žen, kteří četli text. Začátky čteného textu byly ve směsi posunuty, takže každý začínal v jiném okamžiku. Pokud nastala situace, že ve výsledné směsi řeči byl patrný určitý náznak slova, tento úsek byl z nahrávky vystřihnut, aby nemátl posluchače. Uvedený šum byl vytvořen na Foniatrické klinice 1. LF UK a VFN. Různí autoři testů používají zpravidla kombinaci 6 až 12 mluvčích (5), empiricky bylo zjištěno, že kombinace 8 osob maskuje nejvýrazněji.
• c) Cocktail party šum - převzatá nahrávka z CD nosiče z České slovní audiometrie, vytvořeného MUDr. Hložkem (2).

Všechny konkurenční rušivé signály byly nastaveny na stejnou průměrnou hladinu zvuku jako je průměrná hladina zvuku všech vět. Vlastnosti signálů mohou být porovnány ve frekvenční i časové oblasti. Z těchto odlišností je patrné i rozdílné maskování řečového signálu. Na grafu 1 jsou vyobrazeny LTAS (long-term average spectrum) řeči hlasového profesionála, který namluvil větný materiál, a 3 rušivých signálů; jedná se o průměrná spektra celého materiálu. Na grafu 2 jsou spektrogramy signálů - časový vývoj spektra.

Výběr vhodného konkurenčního signálu

U věkové skupiny 30 - 55 let (16 probandů) s normálním sluchem, bylo provedeno hodnocení větné srozumitelnosti se všemi 3 typy šumů pro 100 vět; časový odstup mezi jednotlivými testy byl 2 týdny. První vyšetření bylo provedeno s řečovým šumem, druhé s hovorovým šumem, třetí s cocktail party šumem. Věty byly prezentovány na hladině 60 dB SPL (SPL - sound pressure level) ze 2 reproduktorů umístěných 1 m od posluchačů v úhlu 45 stupňů. Intenzita 60 dB SPL byla zvolena proto, že již při prvních zkušebních měřeních bylo zjištěno, že řečový šum maskuje výrazněji až při vyšších intenzitách, které jsou pro posluchače obtěžující až nepříjemné. V případě použití testovacího souboru vět na 65 dB SPL bychom vyšetřovali na intenzitách ještě o 5 dB vyšších.

Úroveň rušivého signálu byla u různých vět prezentována na následujících hladinách zvuku:

U řečového šumu 70-75-80 dB SPL, u dalších dvou šumů, které maskovaly více již při nižších úrovních, na hladinách 65-68-70-72-75 dB SPL. Pořadí intenzit konkurenčního šumu bylo voleno sice náhodně, ale tak, aby na každé intenzitě byly vyšetřeny alespoň 2 dekády vět.

Na základě výsledků větné srozumitelnosti u 3 různých šumových konkurenčních signálů jsme vybrali hovorový šum (babble noise) – viz výsledky. Celá baterie testu s hovorovým šumem, tzn. všech 100 vět, byla vyšetřena na dvou skupinách probandů s normálním sluchem (věk 18-25 a 30-55 let). Podle získaných výsledků jsme pak vybrali 3 dekády vět, které měly nejlepší srozumitelnost a tyto vybrané věty dále používáme při vyšetřování dalších probandů a pacientů.

Prezentace signálů řeč/šum

Poslech v audiometrické komoře z volného pole, 2 reproduktory vzdálené 1 m od posluchače v azimutu 45 stupňů; prezentace vět na hladině 65 dB SPL; prezentace hovorového šumu na hladinách 65 a 70 dB SPL.

Hodnocení srozumitelnosti vět

Pro hodnocení používáme zjednodušeného praktického způsobu, které bychom mohli označit za „rozumění obsahu věty“, kde za bezchybné zopakování věty - 1 bod (10 % z dekády vět), více než polovina věty - 1/2 bodu (5 % z dekády vět), při větší odchylce - 0 bodů.

Tento systém hodnocení, jak bylo uvedeno v úvodu, není jediný možný, naopak existuje celá řada metodik, další příklady hodnocení jsou ukázány v tabulce 1.

MATERIÁL

Porovnání 3 skupin osob s normálním sluchem

Byly vyšetřeny 3 skupiny osob s normálním sluchem. V tabulce. 2 je uveden průměrný věk a směrodatná odchylka věku skupiny. Podmínky výběru: tónový audiogram 0,5 kHz - 6 kHz lepší než 20 dB HL (hearing level).

VÝSLEDKY

1. Výběr šumu

Ukázalo se, že trénovací efekt vznikající při použití týchž probandů a 3 různých šumů není podstatný. Zvolený postup pořadí šumů byl vhodně zvolený - v pořadí řečový šum, hovorový šum, cocktail party šum. Docházelo k tomu, že větná srozumitelnost postupně klesala a nezvyšovala se, neprojevil se vliv tréninku. Napomohl tomu zřejmě i 14denní interval mezi testy a relativně vyšší počet vět (100), kterým posluchač v řadě případů vzhledem k maskování šumem ani nerozuměl úplně.

Řečový šum se vyznačuje nízkým stupněm maskování, řada posluchačů uváděla, že intenzita šumu 80 dB SPL je již nepříjemná a ohlušující. Při této maximálně používané úrovni maskování je u posluchačů ve větné srozumitelnosti velký rozptyl ve výsledcích. Otázkou je, zda na tento rozptyl nemá vliv právě již nepříjemnost poslouchaného šumu.

Druhé dva konkurenční signály maskují při nižších intenzitách. Rozpětí mezi 100% větnou srozumitelností a 0% větnou srozumitelností u různých posluchačů znamená změnu intenzity šumu o 10 dB až 15 dB.

Porovnání efektu všech 3 konkurenčních signálů je na grafu 3. Cocktail party šum v našem případě maskoval ještě o trochu výrazněji než hovorový šum.

2. Větná srozumitelnost na pozadí hovorového šumu u osob s normálním sluchem

U skupiny probandů ve věku 18-25 let při S/N=0 dB je 100% větná srozumitelnost; při šumu o 5 dB silnějším je větná srozumitelnost 98,1% +/  2,3%.

U skupiny probandů ve věku 30-55 let je též při S/N=0 dB 100% větná srozumitelnost, pokud je šum silnější +5 dB, srozumitelnost vět poklesla na 93,2 % +/-7,9 %.

U skupiny probandů ve věku 56 - 72 let je též při S/N=0 dB 100% větná srozumitelnost; pokud je šum silnější +5 dB, srozumitelnost vět poklesla na 91,3 % +/-6,4 %.

Z výsledků je patrné, že s vyšším věkem i u normálně slyšících probandů se schopnost diferencovat řeč oproti pozadí zesíleného šumu o 5 dB snižuje.

Statistické porovnání výsledků

Situace měření, kdy byl hovorový šum silnější o 5 dB, tedy poměr věty/šum: 65 dB SPL/70 dB SPL, Studentův t-test .

Rozdíl v průměru mezi skupinou 18-25 let a 30-55 let: p=0,05.

Rozdíl v průměru mezi skupinou 18-25 let a 65-72 let: p=0,01.

Není signifikantní rozdíl v průměrné hodnotě mezi staršími skupinami. Je signifikantní rozdíl mezi nejmladší skupinou (dle audiologické normy) a nejstarší skupinou (graf 4).

ZÁVĚR

Řečový šum se vyznačuje nízkým stupněm maskování. Druhé dva konkurenční signály maskují při nižších intenzitách, přičemž hovorový šum (babble noise) je v zahraničí používán pro svou významnou interferenci s řečovým signálem v časové i spektrální oblasti (5). Časové charakteristiky hovorového šumu se podobají lidskému hlasu, a proto výrazněji maskují na centrální úrovni než náhodné ustálené šumy (řečový šum, růžový šum, bílý šum). Cocktail party šum však není jednoznačně technicky definovatelný (náhodně nahraný hluk při společenské události), v čase se mění i jeho charakter - hovor, smích, cinkání skleniček či talířů. Z těchto důvodů se náš další výzkum v oblasti maskování řeči konkurenčním signálem opírá o hovorový šum. Z popisovaných poznatků v úvodu podporujeme názor (9, 12), že věty představují více realistický podnět pro hodnocení percepce plynulé řeči. V prezentaci vět na pozadí šumu je realizována snaha o navození přirozenější situace testování i v audiometrické komoře.

Během 2 let, kdy testy používáme v klinické praxi, jsme vyšetřili kolem 600 osob – pacientů s již určitým stupněm nedoslýchavosti a osob s počínající poruchou sluchu. Snažíme se posoudit efekt adaptace na sluchadlo (či sluchadla) porovnáním vstupních výsledků s výsledky po adaptaci na sluchadlo (-a). Tato vyšetření nám přinesla pozitivní klinickou zkušenost se spokojeností pacientů - mohou si vyzkoušet sluchadlo za ztížených podmínek, které imituje hluk hovoru např. ve společnosti více mluvčích. Sluchadlo, bohužel, není schopno nedoslýchavým při poslechu v šumu poskytnout ideální srozumitelnost řeči. Při testování pacientů s binaurální korekcí máme možnost využít testy pro odůvodnění lepšího rozumění řeči při binaurálním poslechu. Využití testů k odlišení centrální složky poruchy sluchu je odůvodněné; týká se starší části věkového spektra pacientů a pacientů s jasnou presbyacusis. Je nutné vytvoření norem pro jednotlivé věkové skupiny, nejlépe po dekádách.

Test je možné rovněž využít u lidí s anamnestickými údaji obtíží s rozuměním řeči v šumu, tzn. jako „screeningový“ test při počínajícím problému s rozuměním řeči v hlučném prostředí. S výsledky testování nedoslýchavých osob seznámíme v dalším článku. Vývojem testů řečové srozumitelnosti v šumu došlo k rozšíření možnosti audiologického vyšetření o další testy, které v češtině chyběly.

Doc. MUDr. Olga Dlouhá, CSc.
Foniatrická klinika 1. LF UK a VFN
Žitná 24
120 00 Praha 2
e-mail: olga.dlouha@lf1.cuni.cz