Das NAL-NL2 Anpassverfahren

14.4.2011
10:21 Uhr
Seite 1
News / Ideas / High Technology / Acoustics
Das NAL-NL2
Anpassverfahren
Harvey Dillon, Gitte Keidser, Teresa Y.C. Ching,
Matt R. Flax; Scott Brewer
National Acoustic Laboratories
Durchgeführt als Teil des “The Hearing CRC“
(The Hearing Cooperative Research Centre)
Die NAL-NL2 Anpassformel wurde nach einer langen
Reifezeit entwickelt und man arbeitet jetzt daran, sie in
eine für die Nutzung geeignete Software einzubinden.
Wie ihre Vorgängerin hat die NAL-NL2 Anpassformel das
Ziel, die Sprachverständlichkeit zu maximieren, wobei
die Gesamtlautstärke nicht höher sein soll als diejenige,
welche ein Normalhörender in der gleichen Situation
empfindet.
40
Focus
Focus_40_NAL_NL2_Prescription_210x280_DE:Focus_30GB
Focus_40_NAL_NL2_Prescription_210x280_DE:Focus_30GB
14.4.2011
10:21 Uhr
Seite 2
2
3
Abbildung 1
Der adaptive Prozess zur Gewinnung einer optimalen Verstärkungs-/Frequenzkurve für ein einzelnes
Audiogramm, Eingangssprachspektrum und Pegel
Sprachspektrum
& Pegel
Lautheitsmodell
Verstärkungsfrequenzkurve
Normale
Lautheit
Vergleich
Erreichte
Verständlichkeit
Verständlichkeitsmodell
Verstärktes
Sprachspektrum
Audiogramm
Lautheitsmodell
Lautheit
(schwerhörig)
Erstens verfügen wir jetzt über umfangreichere
Ergebnisse darüber, wie viel Information
Menschen mit Schwerhörigkeit aus Sprache
ziehen können, wenn diese erst einmal hörbar
gemacht ist. Das ermöglichte die Entwicklung
eines verbesserten Modells zur Voraussage von
Sprachverständlichkeit von Personen mit unterschiedlichen Graden und Zusammensetzungen
von Hörverlust. Zweitens haben wir den Vorteil,
dass in vielen Versuchsreihen, Patienten mit
NAL-NL1 versorgt wurden. Die Art und Weise,
wie diese Versuche angelegt waren, machten es
möglich zu bestimmen, wie viel Verstärkung der
Träger der Hörsysteme bevorzugte und somit, in
welche Richtung die Vorberechnung geändert
werden sollte. Diese beiden Aspekte von NALNL2 werden im Rest dieser Abhandlung kurz
beschrieben.
Berechnung der
Sprachverständlichkeit
Die Sprachverständlichkeit wurde mit einem
„VCV (Vokal-Konsonant-Vokal) Test mit sinnlosen
Silben“ und dem CUNY (City University of New
York) Satztest bei 55 schwerhörigen Erwachsenen, die einen weiten Bereich audiometrischer
Profile abdeckten und mit 20 Normalhörenden
gemessen. Jede Reihe des Sprachtestmaterials
wurde bei 700, 1400, 2800 und 5600 Hz tiefpassgefiltert und bei 700, 1400 und 2800 Hz
Abbildung 2
Zuwachs tatsächlicher Hörbarkeit in Abhängigkeit vom
Lautstärkepegel für Normalhörende (gestrichelte Linie)
und Schwerhörige (grüne Linie)
Effektive Hörbarkeit
vom Schwerhörigen empfundene Lautheit diejenige des Normalhörenden übersteigt. Anhand
dieses Verfahrens wurden für 240 Audiogramme,
die einen weiten Bereich in Bezug auf Schweregrad und Steilheit abdeckten, die optimalen
Verstärkungscharakteristiken ermittelt. Diese Berechnung erfolgte jeweils für 7 Lautstärkepegel
im Bereich zwischen 40 dB und 100 dB SPL.
Schließlich wurden die Zielvorgaben aller Audiogramme und aller Eingangspegel in eine einzige
Anpassformel zusammengefasst, so dass das
Ergebnis für jedes neue Audiogramm und für
jeden beliebigen Sprachpegel anwendbar ist. Die
Herleitungen von NAL-NL2 und NAL-NL1 unterscheiden sich hauptsächlich auf zwei Weisen.
Lautstärkepegel (dB)
Abbildung 3
Veränderung des Parameters m in Abhängigkeit des
Hörverlustes
Parameter m
Der adaptive Prozess, durch welchen die frequenzabhängige Verstärkung zum Erreichen
dieser beiden Ziele abgeglichen wird, ist in Abbildung 1 dargestellt. Die beiden wesentlichen
Größen sind das Eingangs-Sprachspektrum und
sein Pegel (oben) und das Audiogramm (unten,
jeweils grüne Kasten), für welches eine Anpassformel gewünscht wird. Der Ausgangspegel, oder
die Vorberechnung, wird in Form der frequenzabhängigen Verstärkung ausgedrückt. Zwei hintereinander geschaltete Regelkreise optimieren
diese frequenzabhängige Verstärkung. Der linke
Regelkreis nutzt ein Sprachverständlichkeitsmodell (hellgrauer Kasten), um diejenige frequenzabhängige Verstärkung zu finden, welche die
Sprachverständlichkeit maximiert. Würde dieser
Kreis nicht kontrolliert, würde er sehr hohe Verstärkungswerte vorschlagen und somit Sprache,
auch für schwache Eingangssignale, unnatürlich
laut verstärken, was dem Hörgeräteträger keine
akzeptable Darstellung der Hörumgebung geben
würde. Die Schleife rechts berechnet die Lautheit
(hellgraue Kasten), welche der Schwerhörige
empfinden würde, vergleicht sie mit derjenigen,
die ein Normalhörender empfindet und senkt die
Gesamtverstärkung immer dann ab, wenn die
Hörschwelle (dB HL)
hochpassgefiltert. Die Messungen wurden bei
2 Pegeln in Ruhe und bei einem Pegel in Gegenwart von Lärm durchgeführt. Verschieden andere
mit einbezogene Messungen beinhalteten
psychoakustische Tuningkurven, den TEN
(Threshold-Equalizing Noise) Test für tote
Bereiche (Moore 2004), transient evozierte
otoakustische Emissionen (TEOAE), Wahrnehmungsfähigkeiten und Alter. Je grösser der Hörverlust, desto deutlicher war die Tendenz der
SII-Methode (Speech Intelligibility Index, Sprachverständlichkeitsindex, ANSI 1997) die tatsächliche Sprachverständlichkeit zu überschätzen. Die
Ergebnisse decken sich mit früheren Untersuchung zur Sprachverständlichkeit von Personen
mit Hörverlust (Ching et al., 1998). Infolgedessen
wurde die SII Methode so modifiziert, dass ihre
vorausgesagte Sprachverständlichkeit mit der
gemessenen Sprachverständlichkeit bestmöglich
übereinstimmte. Diese Modifikation erreichte
man, indem man den Zusammenhang zwischen
Reizpegel und effektiver Hörbarkeit veränderte.
Für normales Gehör nimmt der SII an, dass die
effektive Hörbarkeit von 0 bis 1, linear zur Anhebung des maximalen Kurzzeit-rms-Pegels des
Sprachstimuli von 0 bis 30 dB, ansteigt. Dieser
Zusammenhang ist als gestrichelte Linie in
Abbildung 2 dargestellt. Das modifizierte Modell
erlaubte eine Krümmung dieses Zusammenhangs (gesteuert durch den Parameter p) und
somit die Möglichkeit, einen asymptotischen
Wert m zu erreichen, wie die durchgezogene
Linie in Abbildung 2 zeigt. Die Parameter p und
m konnten sich, abhängig von Frequenz und
Hörverlust, gleitend anpassen. Tatsächlich zeigte
sich, dass eine Änderung der Frequenz zu keiner
signifikanten Änderung des optimalen Wertes
von m führte. Daraufhin wurde das Modell
vereinfacht, so dass es sich nur mit dem Hörschaden ändert. Die sich ergebende Variation
von m in Abhängigkeit vom Hörverlust ist in Abbildung 3 dargestellt und zeigt, dass wenn der
Hörverlust 66 dB erreicht hat, auch bei sehr hoher Verstärkung nur die Hälfte der Information
der Sprache wiedererlangt werden kann. Bei guter Hörbarkeit aller Frequenzen entspricht dies
einem SII von 0,5. Dies reicht bei Material mit
Focus_40_NAL_NL2_Prescription_210x280_DE:Focus_30GB
14.4.2011
10:21 Uhr
Seite 2
2
3
Abbildung 1
Der adaptive Prozess zur Gewinnung einer optimalen Verstärkungs-/Frequenzkurve für ein einzelnes
Audiogramm, Eingangssprachspektrum und Pegel
Sprachspektrum
& Pegel
Lautheitsmodell
Verstärkungsfrequenzkurve
Normale
Lautheit
Vergleich
Erreichte
Verständlichkeit
Verständlichkeitsmodell
Verstärktes
Sprachspektrum
Audiogramm
Lautheitsmodell
Lautheit
(schwerhörig)
Erstens verfügen wir jetzt über umfangreichere
Ergebnisse darüber, wie viel Information
Menschen mit Schwerhörigkeit aus Sprache
ziehen können, wenn diese erst einmal hörbar
gemacht ist. Das ermöglichte die Entwicklung
eines verbesserten Modells zur Voraussage von
Sprachverständlichkeit von Personen mit unterschiedlichen Graden und Zusammensetzungen
von Hörverlust. Zweitens haben wir den Vorteil,
dass in vielen Versuchsreihen, Patienten mit
NAL-NL1 versorgt wurden. Die Art und Weise,
wie diese Versuche angelegt waren, machten es
möglich zu bestimmen, wie viel Verstärkung der
Träger der Hörsysteme bevorzugte und somit, in
welche Richtung die Vorberechnung geändert
werden sollte. Diese beiden Aspekte von NALNL2 werden im Rest dieser Abhandlung kurz
beschrieben.
Berechnung der
Sprachverständlichkeit
Die Sprachverständlichkeit wurde mit einem
„VCV (Vokal-Konsonant-Vokal) Test mit sinnlosen
Silben“ und dem CUNY (City University of New
York) Satztest bei 55 schwerhörigen Erwachsenen, die einen weiten Bereich audiometrischer
Profile abdeckten und mit 20 Normalhörenden
gemessen. Jede Reihe des Sprachtestmaterials
wurde bei 700, 1400, 2800 und 5600 Hz tiefpassgefiltert und bei 700, 1400 und 2800 Hz
Abbildung 2
Zuwachs tatsächlicher Hörbarkeit in Abhängigkeit vom
Lautstärkepegel für Normalhörende (gestrichelte Linie)
und Schwerhörige (grüne Linie)
Effektive Hörbarkeit
vom Schwerhörigen empfundene Lautheit diejenige des Normalhörenden übersteigt. Anhand
dieses Verfahrens wurden für 240 Audiogramme,
die einen weiten Bereich in Bezug auf Schweregrad und Steilheit abdeckten, die optimalen
Verstärkungscharakteristiken ermittelt. Diese Berechnung erfolgte jeweils für 7 Lautstärkepegel
im Bereich zwischen 40 dB und 100 dB SPL.
Schließlich wurden die Zielvorgaben aller Audiogramme und aller Eingangspegel in eine einzige
Anpassformel zusammengefasst, so dass das
Ergebnis für jedes neue Audiogramm und für
jeden beliebigen Sprachpegel anwendbar ist. Die
Herleitungen von NAL-NL2 und NAL-NL1 unterscheiden sich hauptsächlich auf zwei Weisen.
Lautstärkepegel (dB)
Abbildung 3
Veränderung des Parameters m in Abhängigkeit des
Hörverlustes
Parameter m
Der adaptive Prozess, durch welchen die frequenzabhängige Verstärkung zum Erreichen
dieser beiden Ziele abgeglichen wird, ist in Abbildung 1 dargestellt. Die beiden wesentlichen
Größen sind das Eingangs-Sprachspektrum und
sein Pegel (oben) und das Audiogramm (unten,
jeweils grüne Kasten), für welches eine Anpassformel gewünscht wird. Der Ausgangspegel, oder
die Vorberechnung, wird in Form der frequenzabhängigen Verstärkung ausgedrückt. Zwei hintereinander geschaltete Regelkreise optimieren
diese frequenzabhängige Verstärkung. Der linke
Regelkreis nutzt ein Sprachverständlichkeitsmodell (hellgrauer Kasten), um diejenige frequenzabhängige Verstärkung zu finden, welche die
Sprachverständlichkeit maximiert. Würde dieser
Kreis nicht kontrolliert, würde er sehr hohe Verstärkungswerte vorschlagen und somit Sprache,
auch für schwache Eingangssignale, unnatürlich
laut verstärken, was dem Hörgeräteträger keine
akzeptable Darstellung der Hörumgebung geben
würde. Die Schleife rechts berechnet die Lautheit
(hellgraue Kasten), welche der Schwerhörige
empfinden würde, vergleicht sie mit derjenigen,
die ein Normalhörender empfindet und senkt die
Gesamtverstärkung immer dann ab, wenn die
Hörschwelle (dB HL)
hochpassgefiltert. Die Messungen wurden bei
2 Pegeln in Ruhe und bei einem Pegel in Gegenwart von Lärm durchgeführt. Verschieden andere
mit einbezogene Messungen beinhalteten
psychoakustische Tuningkurven, den TEN
(Threshold-Equalizing Noise) Test für tote
Bereiche (Moore 2004), transient evozierte
otoakustische Emissionen (TEOAE), Wahrnehmungsfähigkeiten und Alter. Je grösser der Hörverlust, desto deutlicher war die Tendenz der
SII-Methode (Speech Intelligibility Index, Sprachverständlichkeitsindex, ANSI 1997) die tatsächliche Sprachverständlichkeit zu überschätzen. Die
Ergebnisse decken sich mit früheren Untersuchung zur Sprachverständlichkeit von Personen
mit Hörverlust (Ching et al., 1998). Infolgedessen
wurde die SII Methode so modifiziert, dass ihre
vorausgesagte Sprachverständlichkeit mit der
gemessenen Sprachverständlichkeit bestmöglich
übereinstimmte. Diese Modifikation erreichte
man, indem man den Zusammenhang zwischen
Reizpegel und effektiver Hörbarkeit veränderte.
Für normales Gehör nimmt der SII an, dass die
effektive Hörbarkeit von 0 bis 1, linear zur Anhebung des maximalen Kurzzeit-rms-Pegels des
Sprachstimuli von 0 bis 30 dB, ansteigt. Dieser
Zusammenhang ist als gestrichelte Linie in
Abbildung 2 dargestellt. Das modifizierte Modell
erlaubte eine Krümmung dieses Zusammenhangs (gesteuert durch den Parameter p) und
somit die Möglichkeit, einen asymptotischen
Wert m zu erreichen, wie die durchgezogene
Linie in Abbildung 2 zeigt. Die Parameter p und
m konnten sich, abhängig von Frequenz und
Hörverlust, gleitend anpassen. Tatsächlich zeigte
sich, dass eine Änderung der Frequenz zu keiner
signifikanten Änderung des optimalen Wertes
von m führte. Daraufhin wurde das Modell
vereinfacht, so dass es sich nur mit dem Hörschaden ändert. Die sich ergebende Variation
von m in Abhängigkeit vom Hörverlust ist in Abbildung 3 dargestellt und zeigt, dass wenn der
Hörverlust 66 dB erreicht hat, auch bei sehr hoher Verstärkung nur die Hälfte der Information
der Sprache wiedererlangt werden kann. Bei guter Hörbarkeit aller Frequenzen entspricht dies
einem SII von 0,5. Dies reicht bei Material mit
Focus_40_NAL_NL2_Prescription_210x280_DE:Focus_30GB
14.4.2011
10:21 Uhr
Seite 4
4
5
Abbildung 4
Vergleich der NAL-NL1 mit der NAL-NL2 Anpassregel bei einem flachen Hörverlust von 60 dB für einen
Eingangspegel von 50 dB SPL (gepunktete Linien), 65 dB SPL(durchgezogene Linien) und 90 dB SPL
(gestrichelte Linien)
Insertion Gain (dB)
45
40
NAL-NL2
35
NAL-NL1
30
25
20
15
10
5
0
100
1000
Frequenz (Hz)
10000
Abbildung 5
Der Einfluss der Sprache auf NAL-NL2 für einen flachen Hörverlust von 60 dB HL bei einem Eingangspegel
von 65 dB SPL
35
Insertion Gain (dB)
30
25
20
15
10
5
Nicht tonale Sprache
Tonale Sprache
0
100
1000
Frequenz (Hz)
10000
hoher Redundanz, wie Satztests, zum Erreichen
einer hohen Sprachverständlichkeit aus. In
ungünstigen Situationen (Lärm, leise Sprache)
ist die Verständlichkeit auch mit Verstärkung viel
geringer als diejenige, welch bei Normalhörenden
erreicht wird. Das Ergebnis, gezeigt in Abbildung
3, scheint aussagekräftig zu sein, da die mit Satztests erzielten Ergebnisse nahezu identisch zu
denen mit den sinnlosen Silbentests sind. Zusätzlich wurde der gleiche Parameter-Anpassungsprozess auf Daten angewendet, welche wir
über ein Jahrzehnt zuvor mit BKB-Satzmaterial
(Bamford, Kowal and Bench Sentence Test)
gesammelt hatten (Ching et al., 1998) und wir
erhielten dasselbe Resultat. Als Ergebnis der
neuen Modifikationen an der SII-Standardformel,
gibt NAL-NL2 eine im Vergleich zu NAL-NL1
unterschiedliche frequenzabhängige Verstärkung
vor. Speziell schreibt NAL-NL2 gegenüber NAL-L1
relativ mehr Verstärkung bei niedrigen und bei
hohen Frequenzen als bei mittleren Frequenzen
vor (siehe Abbildung 4).
Einfluss psychoakustischer Messungen
Es wurde herausgefunden, dass die Sprachverständlichkeit statistisch mit allen psychoakustischen Messungen verknüpft ist, wenn man den
SII nach der traditionellen Methode bestimmt
und konstant hält. Sie nimmt ab mit der Schärfe
der Tuningkurven, Erhöhung des Schwellenpegels
beim TEN Test, Stärke der otoakustischen Emissionen, kognitiven Fähigkeiten und Alter. Nachdem der SII jedoch in der oben beschriebenen
Weise modifiziert worden war (welche die vorhergesagte Sprachverständlichkeit mit zunehmendem Hörverlust reduziert) korrelierten nur
noch die kognitiven Fähigkeiten und das Alter
vollständig mit den Unstimmigkeiten zwischen
gemessener und vorhergesagter Sprachverständlichkeit. Die Anwesenheit toter Bereiche beeinflusst unbestreitbar den Frequenzbereich, für
welchen Verstärkung bereitgestellt werden sollte
und vermutlich auch die Menge an Verstärkung
(Baer et al., 2002). Allerdings zeigt unsere
Auswertung, dass die verbesserte Fähigkeit
die Sprachverständlichkeit zu schätzen wohl
nicht ausreichend sein mag, um von Klinkern
eine routinemäßige Suche nach toten Bereichen
zu verlangen, vorausgesetzt das benutzte Anpassverfahren berücksichtigt bereits eine, mit
dem Anstieg des Hörverlustes, abnehmende
Wirksamkeit bei der Hörbarkeit. NAL-NL2 basiert
deshalb, wie seine Vorgänger, primär auf Hörschwellen. Natürlich soll diese Entscheidung
Kliniker nicht daran hindern, das Vorhandensein
toter Regionen (Moore et al., 2004) abzuschätzen
und die Anpassvorschrift gegenüber der NALNL2 Methode zu modifizieren, wenn bekannt ist,
dass tote Bereiche vorliegen.
Tonale Sprachen
Die ursprüngliche, und auch unsere modifizierte
SII Methode, wurden aus Studien in englischer
Sprache abgeleitet. Im Gegensatz zum Englischen benutzen tonale Sprachen, wie Mandarin
oder Kantonesisch, Grundfrequenzen, um Informationen über die Bedeutung von Worten zu
vermitteln. Da die akustischen Hinweise auf die
Grundfrequenzen im Bereich unterhalb 800 Hz
liegen, sollte die Gewichtungsfunktion für diese
Sprachen mehr in den Bereich tiefer Frequenzen
gewichtet werden, als das im Englischen der Fall
ist. Deshalb wurde der Herleitungsprozess unter
Verwendung einer aus dem Kantonesischen
(Wong et al., 2007) hergeleiteten Gewichtungsfunktion wiederholt. Dies erzeugte sehr ähnliche
Zielkurven. Sie beinhalteten aber, wie vermutet,
mehr Verstärkung in den tiefen und weniger
in den hohen Frequenzen als die Anpassvorschrift für nicht tonale Sprachen wie Englisch
(Abbildung 5). Bei NAL-NL2 können sowohl
die Ergebnisse des einen als auch des anderen
Optimierungsprozesses ausgewählt werden um
eine Anpassvorschrift für tonale oder auch nicht
tonale Sprachen zu erzeugen.
Vorgabe der Verstärkung
Um die optimalen Verstärkungs-Charakteristiken
abzuleiten, welche die Daten für die NAL-NL2
Formel lieferten, wurde eine modifizierte SII-Methode zur Berechnung der Sprachverständlichkeit und eine nicht modifizierte Methode der
Lautheitsberechnung (More und Glasberg, 2004)
zur Ermittlung der Gesamtlautheit genutzt. Die
endgültige „Formel“, die für NAL-NL2 gewählt
wurde, bestand aus einem selbstlernenden neuronalen Netz. Die Eingangsparameter dieses
Netzes waren die Audiogrammwerte bei jeder
Oktave und bei einigen Halboktav-Frequenzen
und der Gesamtpegel des Sprachsignals. Die
Ausgangspegel waren die Verstärkungswerte bei
jeder dieser Frequenzen. Ein selbstlernendes Netz
war die geeignete Wahl, da die Verstärkung bei
jeder Frequenz auf eine komplexe Art und Weise
mit dem Hörverlust aller anderen Frequenzen
zusammenhängt. Ebenso sollte die Verstärkung
bei einer beliebigen Frequenz gleichmässig mit
dem Hörverlust zunehmen und ebenso gleichmässig mit ansteigendem Sprachpegel fallen,
Verhaltensweisen also, die sehr gut zu den
Charakteristiken der Perzeptronen (vereinfachtes
künstliches neuronales Netz) innerhalb einzelner
Lagen eines neuronalen Netzes passen. Das
trainieren des dreilagigen neuronalen Netzes
geschah mittels der resultierenden Verstärkungswerte aus dem in Abbildung 1 beschriebenen
Herleitungsprozess, nachdem diese so angepasst
wurden, dass übermäßige Kompressionsverhältnisse vermieden wurden.
Anwendung empirischer Daten für die
optimale Verstärkung
Eine Reihe von Versuchen haben Erkenntnisse
über die bevorzugte Verstärkungscharakteristik,
und/oder mit welcher die besten Hörleistungen
erreicht werden, gegeben. Folglich müssen wir
uns über die theoretischen Vorschriften hinwegsetzen, sobald sich diese von dem entfernen was
wir auf der Grundlage empirischer Studien als
optimal betrachten.
Kompressionsgeschwindigkeit und
-verhältnisse
Es könnte wünschenswert erscheinen, Menschen
mit starken bis hochgradigen Schwerhörigkeiten
mit einer schnell regelnden, mehrkanaligen
Kompression mit hohem Kompressionsverhältnis
zu versorgen. Eine solche Kombination würde
für Menschen mit einem engen Restdynamik-
Focus_40_NAL_NL2_Prescription_210x280_DE:Focus_30GB
14.4.2011
10:21 Uhr
Seite 4
4
5
Abbildung 4
Vergleich der NAL-NL1 mit der NAL-NL2 Anpassregel bei einem flachen Hörverlust von 60 dB für einen
Eingangspegel von 50 dB SPL (gepunktete Linien), 65 dB SPL(durchgezogene Linien) und 90 dB SPL
(gestrichelte Linien)
Insertion Gain (dB)
45
40
NAL-NL2
35
NAL-NL1
30
25
20
15
10
5
0
100
1000
Frequenz (Hz)
10000
Abbildung 5
Der Einfluss der Sprache auf NAL-NL2 für einen flachen Hörverlust von 60 dB HL bei einem Eingangspegel
von 65 dB SPL
35
Insertion Gain (dB)
30
25
20
15
10
5
Nicht tonale Sprache
Tonale Sprache
0
100
1000
Frequenz (Hz)
10000
hoher Redundanz, wie Satztests, zum Erreichen
einer hohen Sprachverständlichkeit aus. In
ungünstigen Situationen (Lärm, leise Sprache)
ist die Verständlichkeit auch mit Verstärkung viel
geringer als diejenige, welch bei Normalhörenden
erreicht wird. Das Ergebnis, gezeigt in Abbildung
3, scheint aussagekräftig zu sein, da die mit Satztests erzielten Ergebnisse nahezu identisch zu
denen mit den sinnlosen Silbentests sind. Zusätzlich wurde der gleiche Parameter-Anpassungsprozess auf Daten angewendet, welche wir
über ein Jahrzehnt zuvor mit BKB-Satzmaterial
(Bamford, Kowal and Bench Sentence Test)
gesammelt hatten (Ching et al., 1998) und wir
erhielten dasselbe Resultat. Als Ergebnis der
neuen Modifikationen an der SII-Standardformel,
gibt NAL-NL2 eine im Vergleich zu NAL-NL1
unterschiedliche frequenzabhängige Verstärkung
vor. Speziell schreibt NAL-NL2 gegenüber NAL-L1
relativ mehr Verstärkung bei niedrigen und bei
hohen Frequenzen als bei mittleren Frequenzen
vor (siehe Abbildung 4).
Einfluss psychoakustischer Messungen
Es wurde herausgefunden, dass die Sprachverständlichkeit statistisch mit allen psychoakustischen Messungen verknüpft ist, wenn man den
SII nach der traditionellen Methode bestimmt
und konstant hält. Sie nimmt ab mit der Schärfe
der Tuningkurven, Erhöhung des Schwellenpegels
beim TEN Test, Stärke der otoakustischen Emissionen, kognitiven Fähigkeiten und Alter. Nachdem der SII jedoch in der oben beschriebenen
Weise modifiziert worden war (welche die vorhergesagte Sprachverständlichkeit mit zunehmendem Hörverlust reduziert) korrelierten nur
noch die kognitiven Fähigkeiten und das Alter
vollständig mit den Unstimmigkeiten zwischen
gemessener und vorhergesagter Sprachverständlichkeit. Die Anwesenheit toter Bereiche beeinflusst unbestreitbar den Frequenzbereich, für
welchen Verstärkung bereitgestellt werden sollte
und vermutlich auch die Menge an Verstärkung
(Baer et al., 2002). Allerdings zeigt unsere
Auswertung, dass die verbesserte Fähigkeit
die Sprachverständlichkeit zu schätzen wohl
nicht ausreichend sein mag, um von Klinkern
eine routinemäßige Suche nach toten Bereichen
zu verlangen, vorausgesetzt das benutzte Anpassverfahren berücksichtigt bereits eine, mit
dem Anstieg des Hörverlustes, abnehmende
Wirksamkeit bei der Hörbarkeit. NAL-NL2 basiert
deshalb, wie seine Vorgänger, primär auf Hörschwellen. Natürlich soll diese Entscheidung
Kliniker nicht daran hindern, das Vorhandensein
toter Regionen (Moore et al., 2004) abzuschätzen
und die Anpassvorschrift gegenüber der NALNL2 Methode zu modifizieren, wenn bekannt ist,
dass tote Bereiche vorliegen.
Tonale Sprachen
Die ursprüngliche, und auch unsere modifizierte
SII Methode, wurden aus Studien in englischer
Sprache abgeleitet. Im Gegensatz zum Englischen benutzen tonale Sprachen, wie Mandarin
oder Kantonesisch, Grundfrequenzen, um Informationen über die Bedeutung von Worten zu
vermitteln. Da die akustischen Hinweise auf die
Grundfrequenzen im Bereich unterhalb 800 Hz
liegen, sollte die Gewichtungsfunktion für diese
Sprachen mehr in den Bereich tiefer Frequenzen
gewichtet werden, als das im Englischen der Fall
ist. Deshalb wurde der Herleitungsprozess unter
Verwendung einer aus dem Kantonesischen
(Wong et al., 2007) hergeleiteten Gewichtungsfunktion wiederholt. Dies erzeugte sehr ähnliche
Zielkurven. Sie beinhalteten aber, wie vermutet,
mehr Verstärkung in den tiefen und weniger
in den hohen Frequenzen als die Anpassvorschrift für nicht tonale Sprachen wie Englisch
(Abbildung 5). Bei NAL-NL2 können sowohl
die Ergebnisse des einen als auch des anderen
Optimierungsprozesses ausgewählt werden um
eine Anpassvorschrift für tonale oder auch nicht
tonale Sprachen zu erzeugen.
Vorgabe der Verstärkung
Um die optimalen Verstärkungs-Charakteristiken
abzuleiten, welche die Daten für die NAL-NL2
Formel lieferten, wurde eine modifizierte SII-Methode zur Berechnung der Sprachverständlichkeit und eine nicht modifizierte Methode der
Lautheitsberechnung (More und Glasberg, 2004)
zur Ermittlung der Gesamtlautheit genutzt. Die
endgültige „Formel“, die für NAL-NL2 gewählt
wurde, bestand aus einem selbstlernenden neuronalen Netz. Die Eingangsparameter dieses
Netzes waren die Audiogrammwerte bei jeder
Oktave und bei einigen Halboktav-Frequenzen
und der Gesamtpegel des Sprachsignals. Die
Ausgangspegel waren die Verstärkungswerte bei
jeder dieser Frequenzen. Ein selbstlernendes Netz
war die geeignete Wahl, da die Verstärkung bei
jeder Frequenz auf eine komplexe Art und Weise
mit dem Hörverlust aller anderen Frequenzen
zusammenhängt. Ebenso sollte die Verstärkung
bei einer beliebigen Frequenz gleichmässig mit
dem Hörverlust zunehmen und ebenso gleichmässig mit ansteigendem Sprachpegel fallen,
Verhaltensweisen also, die sehr gut zu den
Charakteristiken der Perzeptronen (vereinfachtes
künstliches neuronales Netz) innerhalb einzelner
Lagen eines neuronalen Netzes passen. Das
trainieren des dreilagigen neuronalen Netzes
geschah mittels der resultierenden Verstärkungswerte aus dem in Abbildung 1 beschriebenen
Herleitungsprozess, nachdem diese so angepasst
wurden, dass übermäßige Kompressionsverhältnisse vermieden wurden.
Anwendung empirischer Daten für die
optimale Verstärkung
Eine Reihe von Versuchen haben Erkenntnisse
über die bevorzugte Verstärkungscharakteristik,
und/oder mit welcher die besten Hörleistungen
erreicht werden, gegeben. Folglich müssen wir
uns über die theoretischen Vorschriften hinwegsetzen, sobald sich diese von dem entfernen was
wir auf der Grundlage empirischer Studien als
optimal betrachten.
Kompressionsgeschwindigkeit und
-verhältnisse
Es könnte wünschenswert erscheinen, Menschen
mit starken bis hochgradigen Schwerhörigkeiten
mit einer schnell regelnden, mehrkanaligen
Kompression mit hohem Kompressionsverhältnis
zu versorgen. Eine solche Kombination würde
für Menschen mit einem engen Restdynamik-
Focus_40_NAL_NL2_Prescription_210x280_DE:Focus_30GB
14.4.2011
10:21 Uhr
Seite 6
6
7
60
Insertion Gain (dB)
50
40
30
20
Schnelle Kompression
10
Langsame Kompression
0
100
1000
Frequenz (Hz)
10000
Abbildung 7
Einfluss des Alters auf NAL-NL2, bei gleichem, schwach abfallenden Hörverlust von Erwachsenem
und Kind. Dargestellt sind Zielkurven für Eingangspegel von 50 dB SPL (gepunktete Linien), 65 dB SPL
(durchgezogene Linien) und 80 dB SPL (gestrichelte Linien)
50
45
Insertion Gain (dB)
40
35
Erwachsener
Kind
30
25
20
15
10
5
0
100
1000
Frequenz (Hz)
10000
bereich, eine gute Mischung aus Hörbarkeit und
Annehmlichkeit, über einen weiten Eingangspegelbereich zwischen Hörschwelle und Unbehaglichkeitsgrenze, liefern. Der in Abbildung 1
beschriebene Prozess führt mit Sicherheit zu
einem solchen Ergebnis, wenn man die einzelnen
Vorgaben für verschiedene Eingangspegel
kombiniert. Wir wissen aber schon lange, dass
Menschen mit starkem Hörverlust viel weniger
Kompression bevorzugen (geringere Kompressionsverhältnisse und/oder höhere Kompressionsschwellen), als diese Annahme erwarten liesse
(DeGennaro, 1986; Barker et al., 2001; Keidser
et al., 2007) Als Grund können wir folgern, dass
eine schnelle mehrkanalige Kompression die
spektrale Information zerstört, auch wenn
dadurch die Energie hörbar wird. Es ist ebenfalls
möglich, dass geringere Kompressionsverhältnisse darüber hinaus die prosodischen Merkmale
(Akzent, Tonhöhe, Silbenmaß) für diese Gruppe
bewahren. Aus diesem Grund wird das Kompressionsverhältnis für starke bis hochgradige
Schwerhörigkeiten in den hohen Frequenzen
auf Werte unter 3:1 und in den tiefen Frequenzen auf unter 2:1 (Keidser et al., 2007) bei der
Formelberechnung für schnelle Kompression
eingeschränkt. Da wir keinen Grund hatten zu
glauben, dass etwas höhere Kompressionsverhältnisse für diese Bevölkerungsgruppe nicht
geeignet wären, sofern die Kompression in der
Art einer automatischen Verstärkungsregelung
arbeitet, wurde die Einschränkung auf 5:1 in
allen Frequenzen bei der Formelberechnung für
langsame Kompression erhöht. Sowohl für
schnelle als auch für langsame Kompression
wurde diese auf 1:1 für normalhörende Personen
eingeschränkt, was bedeutet, dass die Kompressionsgeschwindigkeit hauptsächlich die vorgegebenen Kompressionsverhältnisse für diejenigen
Personen mit stärkeren und hochgradigen Hörverlusten beeinflusst. In allen Fällen sind die vorgegebenen Verstärkungswerte für schnelle und
langsame Kompression angenähert gleich für
einen Eingangspegel von 65 dB (Abbildung 6).
Daten über Verstärkungsvorlieben in der realen
Umwelt bei verschiedenen Eingangspegeln (Zakis
et al., 2007; Smeds et al., 2006) weisen darauf
hin, dass, bezüglich der bevorzugten Verstärkung
bei mittleren Eingangspegeln, Erwachsene mit
geringen oder mittelgradigen Hörverlusten mehr
Verstärkung bei geringen Eingangspegeln und
weniger Verstärkung bei hohen Eingangspegeln
bevorzugen, als dies von NAL-NL1 vorgegeben
wird. Das heißt, dass diese Bevölkerungsgruppe
höhere Kompressionsverhältnisse bevorzugt, als
die von NAL-NL1 vorgeschlagenen. Diese Änderung in der Anpassvorschrift kann man in dem in
Abbildung 4 beschriebenen Beispiel sehen.
Alter
Eine Untersuchung fein angepasster Wiedergabekurven von 189 Erwachsenen, die an verschiedenen Studien teilgenommen haben (Keidser &
Dillon, 2006) hat darauf hingedeutet, dass NALNL1 im Mittel eine um 3 dB zu hohe Verstärkung
bei Erwachsenen mit leichten und mittelgradigen
Hörverlusten bei mittleren Eingangspegeln vorgibt. Diese Einschätzung hat sich seither in einer
Studie erhärtet, welche speziell auf die Bestimmung der von Hörgerätenutzern bevorzugten
Gesamtverstärkung abzielte (Keidser et al., 2008).
Im Gegensatz dazu lässt eine Untersuchung über
die Vorlieben von Kindern und deren Hörleistungen darauf schließen, dass diese im Mittel einige
wenige dB mehr an Verstärkung als von NALNL1 vorgegeben bevorzugen (Ching et al., 2010).
Sie profitieren davon bei niedrigen Eingangspegeln und, weil die Gefahr lärminduzierte
Hörschäden bei niedrigen Eingangspegeln hervorzurufen am geringsten ist, sollte die Erhöhung im Vergleich zu NAL-NL1 am höchsten bei
niedrigen Pegeln sein. Das heißt, dass auch für
Kinder ein höheres Kompressionsverhältnis als
von NAL-NL1 angegeben optimal zu sein scheint.
Zu beachten ist, dass das höhere Kompressionsverhältnis bei Kindern durch höhere Verstärkung
über die niedrigen Eingangspegel relativ zur
NAL-NL1 Vorschrift erreicht wird, während
dasselbe Kompressionsverhältnis bei Erwachsenen durch Reduzierung der Verstärkung in den
höheren Eingangspegeln relativ zur NAL-NL1
Vorschrift erreicht wird. Abbildung 7 zeigt den
Einfluss des Alters auf die NAL-NL2 Anpassformel für erfahrene Nutzer von Hörgeräten.
Abbildung 8
Mittlere Verstärkungsabweichung von männlichen und weiblichen Trägern von Hörsystemen mit leichten
(N=47), mittleren (N=93) und hochgradigen (N=47) Hörverlusten, gewonnen nach NAL-NL1. Die Balken
zeigen das 95% Zuverlässigkeitsintervall
1
Verstärkungsabweichung nach NAL-NL1 (dB)
Abbildung 6
Effekt der Kompressionsgeschwindigkeit auf NAL-NL2 für einen hochgradigen flachen Hörverlust von
80 dB HL. Dargestellt sind Zielkurven für Eingangspegel von 50 dB SPL (gepunktete Linien), 65 dB SPL
(durchgezogene Linien) und 80 dB SPL (gestrichelte Linien)
Leichter Hörverlust
Mittlerer Hörverlust
Starker Hörverlust
Weiblich
Weiblich
Weiblich
0
–1
–2
–3
–4
–5
–6
–7
Männlich
Männlich
Geschlecht
Männer bevorzugen im Schnitt 2 dB mehr Verstärkung als Frauen mit gleichem Schwerhörigkeitsgrad (Keidser & Dillon, 2006). Dieser Trend
wurde bei Messungen von 74 weiblichen und
113 männlichen Hörgeräteträgern festgestellt
und er scheint stabil über alle Schwerhörigkeitsgrade, wie Abbildung 8 zeigt. Deshalb wurden
die Verstärkungswerte des neuronalen Netzes
bei Männern um 1 dB erhöht und bei Frauen um
1 dB verringert. Für die Vorberechnung der Zielverstärkung am Kupplerkommen zu diesenkleinen Abweichungen der In-Situ-Verstärkung die
größeren Ohren der Männer hinzu. Real-Ear-toCoupler-Differenzen für Männer sind deshalb
kleiner als für Frauen. Aus diesem Grund muss
die Verstärkung am Kuppler für Männer um
denselben Betrag höher sein, um die gleiche
Real-Ear- Verstärkung zu erreichen. Die Auswirkung der Ohrgröße nimmt zu höheren Frequenzen hin zu, bis zu 1,4 dB bei 6 kHz.
Erfahrung
Erfahrene Hörgeräteträger bevorzugen mehr
Verstärkung als Erstversorgte (Keidser et al.,
2008). Der Unterschied zwischen beiden Gruppen nimmt zu, von 0 dB bei leichten Schwer-
Männlich
Focus_40_NAL_NL2_Prescription_210x280_DE:Focus_30GB
14.4.2011
10:21 Uhr
Seite 6
6
7
60
Insertion Gain (dB)
50
40
30
20
Schnelle Kompression
10
Langsame Kompression
0
100
1000
Frequenz (Hz)
10000
Abbildung 7
Einfluss des Alters auf NAL-NL2, bei gleichem, schwach abfallenden Hörverlust von Erwachsenem
und Kind. Dargestellt sind Zielkurven für Eingangspegel von 50 dB SPL (gepunktete Linien), 65 dB SPL
(durchgezogene Linien) und 80 dB SPL (gestrichelte Linien)
50
45
Insertion Gain (dB)
40
35
Erwachsener
Kind
30
25
20
15
10
5
0
100
1000
Frequenz (Hz)
10000
bereich, eine gute Mischung aus Hörbarkeit und
Annehmlichkeit, über einen weiten Eingangspegelbereich zwischen Hörschwelle und Unbehaglichkeitsgrenze, liefern. Der in Abbildung 1
beschriebene Prozess führt mit Sicherheit zu
einem solchen Ergebnis, wenn man die einzelnen
Vorgaben für verschiedene Eingangspegel
kombiniert. Wir wissen aber schon lange, dass
Menschen mit starkem Hörverlust viel weniger
Kompression bevorzugen (geringere Kompressionsverhältnisse und/oder höhere Kompressionsschwellen), als diese Annahme erwarten liesse
(DeGennaro, 1986; Barker et al., 2001; Keidser
et al., 2007) Als Grund können wir folgern, dass
eine schnelle mehrkanalige Kompression die
spektrale Information zerstört, auch wenn
dadurch die Energie hörbar wird. Es ist ebenfalls
möglich, dass geringere Kompressionsverhältnisse darüber hinaus die prosodischen Merkmale
(Akzent, Tonhöhe, Silbenmaß) für diese Gruppe
bewahren. Aus diesem Grund wird das Kompressionsverhältnis für starke bis hochgradige
Schwerhörigkeiten in den hohen Frequenzen
auf Werte unter 3:1 und in den tiefen Frequenzen auf unter 2:1 (Keidser et al., 2007) bei der
Formelberechnung für schnelle Kompression
eingeschränkt. Da wir keinen Grund hatten zu
glauben, dass etwas höhere Kompressionsverhältnisse für diese Bevölkerungsgruppe nicht
geeignet wären, sofern die Kompression in der
Art einer automatischen Verstärkungsregelung
arbeitet, wurde die Einschränkung auf 5:1 in
allen Frequenzen bei der Formelberechnung für
langsame Kompression erhöht. Sowohl für
schnelle als auch für langsame Kompression
wurde diese auf 1:1 für normalhörende Personen
eingeschränkt, was bedeutet, dass die Kompressionsgeschwindigkeit hauptsächlich die vorgegebenen Kompressionsverhältnisse für diejenigen
Personen mit stärkeren und hochgradigen Hörverlusten beeinflusst. In allen Fällen sind die vorgegebenen Verstärkungswerte für schnelle und
langsame Kompression angenähert gleich für
einen Eingangspegel von 65 dB (Abbildung 6).
Daten über Verstärkungsvorlieben in der realen
Umwelt bei verschiedenen Eingangspegeln (Zakis
et al., 2007; Smeds et al., 2006) weisen darauf
hin, dass, bezüglich der bevorzugten Verstärkung
bei mittleren Eingangspegeln, Erwachsene mit
geringen oder mittelgradigen Hörverlusten mehr
Verstärkung bei geringen Eingangspegeln und
weniger Verstärkung bei hohen Eingangspegeln
bevorzugen, als dies von NAL-NL1 vorgegeben
wird. Das heißt, dass diese Bevölkerungsgruppe
höhere Kompressionsverhältnisse bevorzugt, als
die von NAL-NL1 vorgeschlagenen. Diese Änderung in der Anpassvorschrift kann man in dem in
Abbildung 4 beschriebenen Beispiel sehen.
Alter
Eine Untersuchung fein angepasster Wiedergabekurven von 189 Erwachsenen, die an verschiedenen Studien teilgenommen haben (Keidser &
Dillon, 2006) hat darauf hingedeutet, dass NALNL1 im Mittel eine um 3 dB zu hohe Verstärkung
bei Erwachsenen mit leichten und mittelgradigen
Hörverlusten bei mittleren Eingangspegeln vorgibt. Diese Einschätzung hat sich seither in einer
Studie erhärtet, welche speziell auf die Bestimmung der von Hörgerätenutzern bevorzugten
Gesamtverstärkung abzielte (Keidser et al., 2008).
Im Gegensatz dazu lässt eine Untersuchung über
die Vorlieben von Kindern und deren Hörleistungen darauf schließen, dass diese im Mittel einige
wenige dB mehr an Verstärkung als von NALNL1 vorgegeben bevorzugen (Ching et al., 2010).
Sie profitieren davon bei niedrigen Eingangspegeln und, weil die Gefahr lärminduzierte
Hörschäden bei niedrigen Eingangspegeln hervorzurufen am geringsten ist, sollte die Erhöhung im Vergleich zu NAL-NL1 am höchsten bei
niedrigen Pegeln sein. Das heißt, dass auch für
Kinder ein höheres Kompressionsverhältnis als
von NAL-NL1 angegeben optimal zu sein scheint.
Zu beachten ist, dass das höhere Kompressionsverhältnis bei Kindern durch höhere Verstärkung
über die niedrigen Eingangspegel relativ zur
NAL-NL1 Vorschrift erreicht wird, während
dasselbe Kompressionsverhältnis bei Erwachsenen durch Reduzierung der Verstärkung in den
höheren Eingangspegeln relativ zur NAL-NL1
Vorschrift erreicht wird. Abbildung 7 zeigt den
Einfluss des Alters auf die NAL-NL2 Anpassformel für erfahrene Nutzer von Hörgeräten.
Abbildung 8
Mittlere Verstärkungsabweichung von männlichen und weiblichen Trägern von Hörsystemen mit leichten
(N=47), mittleren (N=93) und hochgradigen (N=47) Hörverlusten, gewonnen nach NAL-NL1. Die Balken
zeigen das 95% Zuverlässigkeitsintervall
1
Verstärkungsabweichung nach NAL-NL1 (dB)
Abbildung 6
Effekt der Kompressionsgeschwindigkeit auf NAL-NL2 für einen hochgradigen flachen Hörverlust von
80 dB HL. Dargestellt sind Zielkurven für Eingangspegel von 50 dB SPL (gepunktete Linien), 65 dB SPL
(durchgezogene Linien) und 80 dB SPL (gestrichelte Linien)
Leichter Hörverlust
Mittlerer Hörverlust
Starker Hörverlust
Weiblich
Weiblich
Weiblich
0
–1
–2
–3
–4
–5
–6
–7
Männlich
Männlich
Geschlecht
Männer bevorzugen im Schnitt 2 dB mehr Verstärkung als Frauen mit gleichem Schwerhörigkeitsgrad (Keidser & Dillon, 2006). Dieser Trend
wurde bei Messungen von 74 weiblichen und
113 männlichen Hörgeräteträgern festgestellt
und er scheint stabil über alle Schwerhörigkeitsgrade, wie Abbildung 8 zeigt. Deshalb wurden
die Verstärkungswerte des neuronalen Netzes
bei Männern um 1 dB erhöht und bei Frauen um
1 dB verringert. Für die Vorberechnung der Zielverstärkung am Kupplerkommen zu diesenkleinen Abweichungen der In-Situ-Verstärkung die
größeren Ohren der Männer hinzu. Real-Ear-toCoupler-Differenzen für Männer sind deshalb
kleiner als für Frauen. Aus diesem Grund muss
die Verstärkung am Kuppler für Männer um
denselben Betrag höher sein, um die gleiche
Real-Ear- Verstärkung zu erreichen. Die Auswirkung der Ohrgröße nimmt zu höheren Frequenzen hin zu, bis zu 1,4 dB bei 6 kHz.
Erfahrung
Erfahrene Hörgeräteträger bevorzugen mehr
Verstärkung als Erstversorgte (Keidser et al.,
2008). Der Unterschied zwischen beiden Gruppen nimmt zu, von 0 dB bei leichten Schwer-
Männlich
Focus_40_NAL_NL2_Prescription_210x280_DE:Focus_30GB
14.4.2011
10:21 Uhr
Seite 8
8
9
Vertärkungsänderung (dB)
Abbildung 9
Verstärkungskorrekturen bei erfahrenen Nutzern (gestrichelte Linie) und unerfahrenen Nutzern
(durchgezogene Linie) in Abhängigkeit vom gemittelten Hörverlust bei 4 Frequenzen
Gemittelte Hörschwelle (dB HL)
Abbildung 10
Kombinierter Effekt von Geschlecht und Erfahrung nach NAL-NL2 bei 65 dB SPL Eingangspegel, für einen
männlichen erfahrenen Nutzer und eine weibliche Erstnutzerin von Hörsystemen, beide besitzen einen bei
4 Frequenzen gemittelten Hörverlust von 55 dB HL mit einem leicht abfallenden Verlauf
hörigkeiten bis hin zu rund 10 dB bei starken
Hörverlusten. Für Menschen mit stärkerem
Hörverlust ist die plötzliche Versorgung mit
Verstärkung eine viel größere Chance auf
Hörbarkeit als für eine Person mit geringem
Hörverlust, die ein Hörgerät mit geringer
Verstärkung erhält, vor allem weil Ersterer
wahrscheinlich schon viel länger an Hörverlust
leidet als der Andere. Der Betrag, um den die
Verstärkung für Erstnutzer reduziert und die
Verstärkung für erfahrene Nutzer erhöht wird,
wurde aus experimentellen Beobachtungen bei
76 Teilnehmern bestimmt. Es wurde untersucht,
wie viel Verstärkung jede Gruppe von Leuten im
Vergleich zur NAL-NL1 Anpassregel bevorzugte
und wie viel Verstärkung NAL-NL2 im Vergleich
zu NAL-NL1 verlangte. Diese Korrekturwerte sind
in Abbildung 9 gezeigt. Ein Beispiel des zusammengefassten Effektes von Geschlecht und Erfahrung auf die NAL-NL2 Anpassregel ist in
Abbildung 10 gezeigt.
Insertion Gain (dB)
40
35
Männlich, erfahrener Hörgerätenutzer
30
Weiblich, Erstnutzerin von Hörgeräten
25
20
15
10
5
0
100
1000
Frequenz (Hz)
Verstärkungsänderung (dB)
Abbildung 11
Verstärkungsunterschied zwischen einseitiger und beidseitiger Versorgung
Gemittelte Hörschwelle (dB HL)
8
10000
Binaurales Hören
Das Hören mit zwei Ohren erzeugt eine größere
Lautheit, als das Hören mit einem Ohr, wenngleich auch neuere Belege darauf hindeuten,
dass das Verhältnis binauraler Lautstärke zu monauraler Lautstärke kleiner als 2:1 ist (Epstein &
Florentine, 2009). NAL-NL2 liefert weiterhin höhere Verstärkung für einseitige Versorgung als
für beidohrige Versorgung, aber der Unterschied
ist kleiner als bei NAL-NL1. Für einen symmetrischen Hörverlust nimmt der Verstärkungsunterschied stufenweise von 2 dB für Eingangspegel
unterhalb 50 dB SPL bis hin zu 6 dB für Eingangspegel über 90 dB zu. Bei zunehmender
Asymmetrie des Gehörs wird die Korrektur bei
einer beidseitigen Anpassung stufenweise
reduziert. Die Korrekturwerte für einen symmetrischen Hörverlust sind in Abbildung 11 dargestellt. Als Ergebnis der stufenweisen Erhöhung
der Verstärkung werden beidohrig versorgte
Hörgeräteträger mit höheren Kompressionsverhältnissen versorgt als solche mit einseitigem
Hörverlust.
Schlussfolgerungen
Wie seine Vorgänger basiert auch NAL-NL2 auf
einer Kombination von Theorie und empirischen
Studien. Weil NAL-NL1 in Untersuchungen so
umfangreich genutzt und seine Grenzen geprüft
wurden, ist das Ausmaß an empirischen Studien,
welche NAL-NL2 untermauern, größer als bei
allen seinen Vorgängern. Neben dem Audiogram
nutzt NAL-NL2 eine Reihe anderer Parameter aus
den vorhandenen Informationen, um seine Zielvorgaben zu berechnen. Es schreibt sprachabhängige Verstärkungs-/Frequenzkurvenformen
vor, für stark oder hochgradig Schwerhörige wird
die Kompression abhängig von der Kompressionsgeschwindigkeit errechnet und die Gesamtverstärkung wirdabhängig von Alter, Geschlecht
und Erfahrung korrigiert. Unser Ziel ist, dass
diese Vorschrift den bestmöglichen Einstieg in
die Anpassung von Hörgeräten liefert.
Focus_40_NAL_NL2_Prescription_210x280_DE:Focus_30GB
14.4.2011
10:21 Uhr
Seite 8
8
9
Vertärkungsänderung (dB)
Abbildung 9
Verstärkungskorrekturen bei erfahrenen Nutzern (gestrichelte Linie) und unerfahrenen Nutzern
(durchgezogene Linie) in Abhängigkeit vom gemittelten Hörverlust bei 4 Frequenzen
Gemittelte Hörschwelle (dB HL)
Abbildung 10
Kombinierter Effekt von Geschlecht und Erfahrung nach NAL-NL2 bei 65 dB SPL Eingangspegel, für einen
männlichen erfahrenen Nutzer und eine weibliche Erstnutzerin von Hörsystemen, beide besitzen einen bei
4 Frequenzen gemittelten Hörverlust von 55 dB HL mit einem leicht abfallenden Verlauf
hörigkeiten bis hin zu rund 10 dB bei starken
Hörverlusten. Für Menschen mit stärkerem
Hörverlust ist die plötzliche Versorgung mit
Verstärkung eine viel größere Chance auf
Hörbarkeit als für eine Person mit geringem
Hörverlust, die ein Hörgerät mit geringer
Verstärkung erhält, vor allem weil Ersterer
wahrscheinlich schon viel länger an Hörverlust
leidet als der Andere. Der Betrag, um den die
Verstärkung für Erstnutzer reduziert und die
Verstärkung für erfahrene Nutzer erhöht wird,
wurde aus experimentellen Beobachtungen bei
76 Teilnehmern bestimmt. Es wurde untersucht,
wie viel Verstärkung jede Gruppe von Leuten im
Vergleich zur NAL-NL1 Anpassregel bevorzugte
und wie viel Verstärkung NAL-NL2 im Vergleich
zu NAL-NL1 verlangte. Diese Korrekturwerte sind
in Abbildung 9 gezeigt. Ein Beispiel des zusammengefassten Effektes von Geschlecht und Erfahrung auf die NAL-NL2 Anpassregel ist in
Abbildung 10 gezeigt.
Insertion Gain (dB)
40
35
Männlich, erfahrener Hörgerätenutzer
30
Weiblich, Erstnutzerin von Hörgeräten
25
20
15
10
5
0
100
1000
Frequenz (Hz)
Verstärkungsänderung (dB)
Abbildung 11
Verstärkungsunterschied zwischen einseitiger und beidseitiger Versorgung
Gemittelte Hörschwelle (dB HL)
8
10000
Binaurales Hören
Das Hören mit zwei Ohren erzeugt eine größere
Lautheit, als das Hören mit einem Ohr, wenngleich auch neuere Belege darauf hindeuten,
dass das Verhältnis binauraler Lautstärke zu monauraler Lautstärke kleiner als 2:1 ist (Epstein &
Florentine, 2009). NAL-NL2 liefert weiterhin höhere Verstärkung für einseitige Versorgung als
für beidohrige Versorgung, aber der Unterschied
ist kleiner als bei NAL-NL1. Für einen symmetrischen Hörverlust nimmt der Verstärkungsunterschied stufenweise von 2 dB für Eingangspegel
unterhalb 50 dB SPL bis hin zu 6 dB für Eingangspegel über 90 dB zu. Bei zunehmender
Asymmetrie des Gehörs wird die Korrektur bei
einer beidseitigen Anpassung stufenweise
reduziert. Die Korrekturwerte für einen symmetrischen Hörverlust sind in Abbildung 11 dargestellt. Als Ergebnis der stufenweisen Erhöhung
der Verstärkung werden beidohrig versorgte
Hörgeräteträger mit höheren Kompressionsverhältnissen versorgt als solche mit einseitigem
Hörverlust.
Schlussfolgerungen
Wie seine Vorgänger basiert auch NAL-NL2 auf
einer Kombination von Theorie und empirischen
Studien. Weil NAL-NL1 in Untersuchungen so
umfangreich genutzt und seine Grenzen geprüft
wurden, ist das Ausmaß an empirischen Studien,
welche NAL-NL2 untermauern, größer als bei
allen seinen Vorgängern. Neben dem Audiogram
nutzt NAL-NL2 eine Reihe anderer Parameter aus
den vorhandenen Informationen, um seine Zielvorgaben zu berechnen. Es schreibt sprachabhängige Verstärkungs-/Frequenzkurvenformen
vor, für stark oder hochgradig Schwerhörige wird
die Kompression abhängig von der Kompressionsgeschwindigkeit errechnet und die Gesamtverstärkung wirdabhängig von Alter, Geschlecht
und Erfahrung korrigiert. Unser Ziel ist, dass
diese Vorschrift den bestmöglichen Einstieg in
die Anpassung von Hörgeräten liefert.
Focus_40_NAL_NL2_Prescription_210x280_DE:Focus_30GB
14.4.2011
10:21 Uhr
Seite 10
10
11
Literaturnachweis
ANSI. S3.5 (1997). Methods for calculation of the
speech intelligibility index.
Keidser G, O’Brien A, Carter L, McLelland M,
Yeend I. (2008). Variation in preferred gain with
experience for hearing aid users. Int J Audiol,
47(10):621-635.
Baer T, Moore B C and Kluk K (2002). Effects of
low pass filtering on the intelligibility of speech
in noise for people with and without dead
regions at high frequencies. J Acoust Soc Am,
112(3 Pt 1):1133-44.
Moore B C (2004). Dead regions in the cochlea:
conceptual foundations, diagnosis, and clinical
applications. Ear Hear, 25(2):98-116.
Barker C, Dillon H and Newall P (2001). Fitting
low ratio compression to people with severe and
profound hearing losses. Ear Hear, 22(2):130-41.
Moore B C, Glasberg B R and Stone M A (2004).
New version of the TEN test with calibrations in
dB HL. Ear Hear, 25(5):478-87.
Ching TYC, Dillon H and Byrne D (1998). Speech
recognition of hearing-impaired listeners:
Predictions from audibility and the limited role
of high frequency amplification. J Acoust Soc
Amer, 103(2):1128-1140.
Smeds K, Keidser G, Zakis J, Dillon H, Leijon A,
Grant F, Convery E and Brew C (2006). Preferred
overall loudness. II: Listening through hearing
aids in field and laboratory tests. Int J Audiol,
45(1):12-25.
Ching TYC, Scollie SD, Dillon H and Seewald R
(2010). A cross-over, double-blind comparison of
the NAL-NL1 and the DSL v4.1 prescriptions for
children with mild to moderately severe hearing
loss. Int J Audiol 49(S1): 4-15.
Wong LL, Ho AH, Chua EW and Soli S D (2007).
Development of the Cantonese speech
intelligibility index. J Acoust Soc Am,
121(4):2350-61.
Dr. Harvey Dillon ist Director of Research
De Gennaro S, Braida LD and Durlach NI (1986).
Multichannel syllabic compression for severely
impaired listeners. J Rehabil Res Dev, 23(1):1724.
Epstein M and Florentine M (2009). Binaural
loudness summation for speech and tones
presented via earphones and loudspeakers. Ear
Hear, 30(2):234-237.
Keidser G and Dillon H (2006). What’s new in
prescriptive fittings Down Under? In Palmer CV,
Seewald R (Eds.), Hearing Care for Adults 2006.
Phonak AG, Stafa, Switzerland, pp133-142.
Keidser G, Dillon H, Dyrlund O, Carter L and
Hartley D (2007). Preferred low- and highfrequency compression ratios among hearing aid
users with moderately severe to profound
hearing loss. J Am Acad Audiol. 18(1):17-33.
Zakis JA, Dillon H and McDermott HJ (2007). The
design and evaluation of a hearing aid with
trainable amplification parameters. Ear Hear,
28(6):812-30.
bei den National Acoustic Laboratories
(NAL). Dr. Dillon hat vielseitige Untersuchungen im Bereich von Hörsystemen
durchgeführt. Er war verschiedentlich
auch verantwortlich für das Design von
Hörsystemen und für die Koordination
klinischer Dienstleistungen. Zuletzt befasste er sich in seinen Forschungen mit
Signalverarbeitungs-Schemata für Hörsysteme, Verordnung von Hörsystemen,
Bewertung der Effektivität von Rehabilitationen, elektrophysiologische Begutachtungen, Funktionsstörungen der
auditorischen Verarbeitung und Verfahren
zur Vermeidung von Hörverlusten. Dr.
Dillon ist Autor von über 160 wissenschaftlichen Veröffentlichungen, eines
Buches über Hörsysteme und wird häufig
als Hauptredner zu wissenschaftlichen
Konferenzen eingeladen. Er ist eng
verbunden mit den verschiedenen NAL
Anpassregeln, dem COSI Fragebogen, dem
lernenden Hörsystem, dem LiSN-S Test für
räumlichen Hörverlust und klinischen
Messungen der Hirnrindenantwort.
Dr. Gitte Keidser ist Senior Research
Scientist bei den National Acoustic
Laboratories (NAL) und leitet dort ein
Team, welches an Projekten arbeitet, die
sich mit Hörsystemen und Rehabilitation
beschäftigen. Ihre eigenen Forschungen
und viele Veröffentlichungen haben sich
auf die Vorlieben von Nutzern von Hörsystemen bei verschiedenen Verstärkungscharakteristiken und in verschiedenen
Hörsituationen konzentriert, auf Lautheitsempfindung und Bevorzugung
bestimmter Gesamtverstärkung, den
Auswirkungen hochentwickelter Signalverarbeitungsstrategien auf die Effizienz
und die Vorlieben für den Nutzer und
lernende Systeme.
Dr. Teresa Y.C. Ching ist Leiterin der
Dr. Matthew R. Flax arbeitete als
Forschungsingenieur für 18 Monate bei
den National Acoustic Laboratories (NAL).
In dieser Zeit war er verantwortlich für die
Implementierungs- und Verifizierungsarbeiten, die zur NAL-NL2 Anpassformel
führten.
Scott Brewer arbeitet seit 14 Jahren für
Forschung für Rehabilitationsverfahren
bei den National Acoustic Laboratories
(NAL). Ihre Forschungsschwerpunkte und
Interessen umfassen viele Bereiche der
Hörrehabilitation bei Kindern und Erwachsenen, einschließlich Verstärkungsbedarf,
Zusammenhänge zwischen Sprachverständlichkeit und psychoakustischen
Fähigkeiten, Bewertungsmethoden für
die Effektivität von Verstärkung und von
Cochlea-Implantaten, beidohriges Hören
und beidseitige Cochlea-Implantation und
Wirksamkeit früher Versorgung und Folgen bei Kindern mit Schwerhörigkeit.
die National Acoustic Laboratories (NAL)
in Sydney. Er entwickelte PC Software für
kommerzielle und experimentelle Anwendungen einschließlich der stand-alone
Software, welche die nichtlinearen NALAnpassregeln unterstützt. Außerdem
leistete er IT-Betreuung.
V1.00/2011-04/na © Phonak AG All rights reserved
Focus_40_NAL_NL2_Prescription_210x280_DE:Focus_30GB
14.4.2011
10:21 Uhr
Seite 10
10
11
Literaturnachweis
ANSI. S3.5 (1997). Methods for calculation of the
speech intelligibility index.
Keidser G, O’Brien A, Carter L, McLelland M,
Yeend I. (2008). Variation in preferred gain with
experience for hearing aid users. Int J Audiol,
47(10):621-635.
Baer T, Moore B C and Kluk K (2002). Effects of
low pass filtering on the intelligibility of speech
in noise for people with and without dead
regions at high frequencies. J Acoust Soc Am,
112(3 Pt 1):1133-44.
Moore B C (2004). Dead regions in the cochlea:
conceptual foundations, diagnosis, and clinical
applications. Ear Hear, 25(2):98-116.
Barker C, Dillon H and Newall P (2001). Fitting
low ratio compression to people with severe and
profound hearing losses. Ear Hear, 22(2):130-41.
Moore B C, Glasberg B R and Stone M A (2004).
New version of the TEN test with calibrations in
dB HL. Ear Hear, 25(5):478-87.
Ching TYC, Dillon H and Byrne D (1998). Speech
recognition of hearing-impaired listeners:
Predictions from audibility and the limited role
of high frequency amplification. J Acoust Soc
Amer, 103(2):1128-1140.
Smeds K, Keidser G, Zakis J, Dillon H, Leijon A,
Grant F, Convery E and Brew C (2006). Preferred
overall loudness. II: Listening through hearing
aids in field and laboratory tests. Int J Audiol,
45(1):12-25.
Ching TYC, Scollie SD, Dillon H and Seewald R
(2010). A cross-over, double-blind comparison of
the NAL-NL1 and the DSL v4.1 prescriptions for
children with mild to moderately severe hearing
loss. Int J Audiol 49(S1): 4-15.
Wong LL, Ho AH, Chua EW and Soli S D (2007).
Development of the Cantonese speech
intelligibility index. J Acoust Soc Am,
121(4):2350-61.
Dr. Harvey Dillon ist Director of Research
De Gennaro S, Braida LD and Durlach NI (1986).
Multichannel syllabic compression for severely
impaired listeners. J Rehabil Res Dev, 23(1):1724.
Epstein M and Florentine M (2009). Binaural
loudness summation for speech and tones
presented via earphones and loudspeakers. Ear
Hear, 30(2):234-237.
Keidser G and Dillon H (2006). What’s new in
prescriptive fittings Down Under? In Palmer CV,
Seewald R (Eds.), Hearing Care for Adults 2006.
Phonak AG, Stafa, Switzerland, pp133-142.
Keidser G, Dillon H, Dyrlund O, Carter L and
Hartley D (2007). Preferred low- and highfrequency compression ratios among hearing aid
users with moderately severe to profound
hearing loss. J Am Acad Audiol. 18(1):17-33.
Zakis JA, Dillon H and McDermott HJ (2007). The
design and evaluation of a hearing aid with
trainable amplification parameters. Ear Hear,
28(6):812-30.
bei den National Acoustic Laboratories
(NAL). Dr. Dillon hat vielseitige Untersuchungen im Bereich von Hörsystemen
durchgeführt. Er war verschiedentlich
auch verantwortlich für das Design von
Hörsystemen und für die Koordination
klinischer Dienstleistungen. Zuletzt befasste er sich in seinen Forschungen mit
Signalverarbeitungs-Schemata für Hörsysteme, Verordnung von Hörsystemen,
Bewertung der Effektivität von Rehabilitationen, elektrophysiologische Begutachtungen, Funktionsstörungen der
auditorischen Verarbeitung und Verfahren
zur Vermeidung von Hörverlusten. Dr.
Dillon ist Autor von über 160 wissenschaftlichen Veröffentlichungen, eines
Buches über Hörsysteme und wird häufig
als Hauptredner zu wissenschaftlichen
Konferenzen eingeladen. Er ist eng
verbunden mit den verschiedenen NAL
Anpassregeln, dem COSI Fragebogen, dem
lernenden Hörsystem, dem LiSN-S Test für
räumlichen Hörverlust und klinischen
Messungen der Hirnrindenantwort.
Dr. Gitte Keidser ist Senior Research
Scientist bei den National Acoustic
Laboratories (NAL) und leitet dort ein
Team, welches an Projekten arbeitet, die
sich mit Hörsystemen und Rehabilitation
beschäftigen. Ihre eigenen Forschungen
und viele Veröffentlichungen haben sich
auf die Vorlieben von Nutzern von Hörsystemen bei verschiedenen Verstärkungscharakteristiken und in verschiedenen
Hörsituationen konzentriert, auf Lautheitsempfindung und Bevorzugung
bestimmter Gesamtverstärkung, den
Auswirkungen hochentwickelter Signalverarbeitungsstrategien auf die Effizienz
und die Vorlieben für den Nutzer und
lernende Systeme.
Dr. Teresa Y.C. Ching ist Leiterin der
Dr. Matthew R. Flax arbeitete als
Forschungsingenieur für 18 Monate bei
den National Acoustic Laboratories (NAL).
In dieser Zeit war er verantwortlich für die
Implementierungs- und Verifizierungsarbeiten, die zur NAL-NL2 Anpassformel
führten.
Scott Brewer arbeitet seit 14 Jahren für
Forschung für Rehabilitationsverfahren
bei den National Acoustic Laboratories
(NAL). Ihre Forschungsschwerpunkte und
Interessen umfassen viele Bereiche der
Hörrehabilitation bei Kindern und Erwachsenen, einschließlich Verstärkungsbedarf,
Zusammenhänge zwischen Sprachverständlichkeit und psychoakustischen
Fähigkeiten, Bewertungsmethoden für
die Effektivität von Verstärkung und von
Cochlea-Implantaten, beidohriges Hören
und beidseitige Cochlea-Implantation und
Wirksamkeit früher Versorgung und Folgen bei Kindern mit Schwerhörigkeit.
die National Acoustic Laboratories (NAL)
in Sydney. Er entwickelte PC Software für
kommerzielle und experimentelle Anwendungen einschließlich der stand-alone
Software, welche die nichtlinearen NALAnpassregeln unterstützt. Außerdem
leistete er IT-Betreuung.
V1.00/2011-04/na © Phonak AG All rights reserved