Abschlussarbeiten

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Quantizierung der richtungsabhängigen Schalleintragskomponente am Trommelfell bei einem offenen Im-Ohr-Hörsystem mit nicht-individueller Passform
Vincent Gräfen

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr.-Ing. Matthias Blau und Prof. Dr. rer. nat. Martin Hansen
Eingereicht am 31. März 2021

Im Rahmen des Sonderforschungsbereich 1330 „Hörakustik: Perzeptive Prinzipien, Algorithmen und Anwendungen“ wurde ein individuell anwendbares akustisches Ohrstück mit einer generischen Otoplastik entwickelt. Mittels diesem wurde die sogenannte Hearpiede-Datenbank, eine Ansammlung von verschiedenen akustischen Transferfunktionen erstellt. Bei der Auswertung der Daten wurden verschiedene Auffälligkeiten beobachtet. Theoretische Untersuchungen zeigten bisher bei eingesetzten Ohrstücken eine ungerichtete Schallübertragung im Restvolumen. Die Auswertung zeigte für die Datensätze der Datenbank jedoch, dass der Schall zwischen einem Mikrofon am inneren Ende des Ohrstückes und dem Trommelfell individuell auftretende Richtungsabhängigkeiten aufweist. Eine mögliche Erklärung für diese können akustische Undichtigkeiten in dem betrachteten System sein. Diese Arbeit führt eine genauere Betrachtung der auftretenden Richtungsabhängigkeiten durch die zusätzliche Schalleintragskomponente im Kontext mit der gemessenen Einfügedämmung des Im-Ohr-Hörsystems. Messungen mittels verschiedener Silikoneinsätze an einer endlichen Schallwand zeigen einen Zusammenhang im Muster der Richtungsabhängigkeit der Einfügedämmung des Im-Ohr Hörsystems und den aufretenden Richtungsabhängigkeiten in der Restgehörgangsübertragungsfunktion. Beide Effekte sind individuell durch die entsprechende Dichtigkeit des Hearpieces gekennzeichnet. Die Auswertung der Probandendaten aus der Hearpiece-Datenbank zeigt, dass Leckage eine wahrscheinliche Ursache für die Richtungsabhängigkeiten in den Transferfunktionen ist. Eine genaue Bestimmung der zusätzlich eindringenden Schallkomponente ist jedoch aufgrund individueller struktureller Unterschiede nicht möglich. Anhand des Frequenzverlaufs der Einfügedämmung und den auftretenden Richtungsabhängigkeiten kann dennoch eine grobe Klassifizierung stattfinden.

In the framework of the Collaborative Research Center 1330 „Hearing Acoustics: Perceptive Principles, Algorithms and Applications“ an individually applicable acoustic earpiece with a generic earmold was developed. By means of this, the so-called Hearpiece database, a collection of different acoustic transfer functions, was created. During the evaluation of the data, various anomalies were observed. Theoretical investigations previously showed an undirected sound transfer in the residual volume for inserted earpieces. However, the evaluation showed for the data sets of the database that the sound between a microphone at the inner end of the earpiece and the eardrum shows individually occurring directional dependencies. A possible explanation for these may be acoustic leakage in the system. This work takes a closer look at the directional dependencies that occur due to the additional sound input component in the context of the measured insertion loss of the in-the-ear hearing system. Measurements using different silicone inserts on a finite baffle show a correlation in the pattern of the directional dependence of the in-the-ear hearing system’s attenuation and the emerging directional dependencies in the residual auditory canal transfer function. Both effects are individually characterized by the corresponding tightness of the hearpiece. Analysis of the subject data from the hearpiece database indicates that leakage is a likely cause of the directional dependencies in the transfer functions. However, an exact determination of the additional penetrating sound component is not possible due to individual structural differences. Nevertheless, a rough classification can be made on the basis of the frequency response of the insertion loss and the directional dependencies that occur.

Analyse der Aussagekraft von Fragebögen im Rahmen der CI-Voruntersuchung
Janique Reinwaldt

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Dr. rer. nat. Jana Müller
Eingereicht am 19. März 2021

Häufig lehnen potentielle Kandidaten eine Versorgung mit einem Cochlea-Implantat (CI) ab, obwohl sie nach klinischer Beurteilung davon profitieren könnten. Während des vielschichtigen diagnostischen Prozesses werden Frageninventare, wie die „Speech, Spatial and Qualities of Hearing Scale“ (SSQ) und der Höranstrengungsfragebogen ausgehändigt, welche das subjektive Hörempfinden in verschiedenen Alltagssituationen abfragen sowie mögliche Einflussfaktoren auf das Erleben der Hörminderung aufdecken sollen. Da der Nutzen dieser Frageninventare im Rahmen der CI-Voruntersuchung teilweise noch fraglich ist und die Gründe für die Entscheidung gegen eine CI-Versorgung meist ungeklärt sind, bildet das Ziel dieser Arbeit die Analyse der beantworteten Fragebögen von potentiellen CI-Kandidaten. Insgesamt wurden die präoperativen Befunde von 160 Patienten (73 männlich, 87 weiblich, durchschnittliches Alter 59,8 Jahre), die sich im Zeitraum zwischen 2017 und 2020 zur CI-Voruntersuchung am Evangelischen Krankenhaus Oldenburg vorstellten, erhoben und retrospektiv ausgewertet. Zur Analyse eines Unterschieds wurde eine Gruppierung der Datensätze für letztlich CI-implantierte und nicht-implantierte CI-Kandidaten vorgenommen und Paarvergleiche durchgeführt. Es wurde eine Korrelationsanalyse durchgeführt, um die Eignung der Fragebögen im Rahmen der präoperativen CI-Diagnostik durch den Zusammenhang zu wichtigen Befunden der Diagnostik zu beurteilen. Dafür wurden Daten, wie die Hörschwelle, das Sprachverstehen in Ruhe und im Störgeräusch, das Alter, die Schwerhörigkeitsdauer und Parameter, wie Tinnitus, Schwindel, und SSD (engl. Single Sided Deafness) für alle CI-Kandidaten erfasst. Eine logistische Regressionsanalyse ermöglichte die Untersuchung der Fragebögen als Prädiktoren einer CI-Versorgung. Zudem wurden die bereits genannten Parameter als Einflussvariablen auf die Entscheidung zur CI-Versorgung untersucht und der Analyse hinzugezogen. Die Analyse zeigte, dass es signifikante Unterschiede zwischen der subjektiven Bewertung des räumlichen Hörens im SSQ und dem Mittelwert im SSQ von implantierten und nicht-implantierten CI-Kandidaten gibt. Potentielle CI-Kandidaten, die sich gegen die CI-Versorgung entschieden, bewerteten Fragen des SSQ, insbesondere zum räumlichen Hören, höher/besser. Für alle weiteren untersuchten Parameter, einschließlich der Bewertungen von Fragen des Höranstrengungsfragebogens, zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen. Zudem konnten Zusammenhänge zwischen der Bewertung von Fragen des SSQ sowie des Höranstrengungsfragebogens zu wichtigen audiologischen Maßen nachgewiesen werden. Die Bewertung von Fragen des SSQ zum Sprachverstehen und räumlichen Hören sowie der Mittelwert des SSQ konnten, im Gegensatz zum Höranstrengungsfragebogen und allen weiteren Parametern, als signifikante Prädiktoren für eine CI-Implantation identifiziert werden.

Often, potential candidates decline to receive a cochlear implant (CI), even though clinical assessment suggests they may benefit. During the complex diagnostic process, questionnaires such as the „Speech, Spatial and Qualities of Hearing Scale“ (SSQ) and the Hearing Effort Questionnaire are administered to assess subjective hearing perception in various everyday situations and to identify possible factors influencing the experience of hearing loss. Since the usefulness of these questionnaires in the context of CI pretesting is still partly questionable and the reasons for the decision against CI implantation are mostly unexplained, the aim of this work is to analyze the answered questionnaires of potential CI candidates. The preoperative findings of 160 patients (73 male, 87 female, mean age 59.8 years) who presented for CI screening at the Evangelisches Krankenhaus Oldenburg between 2017 and 2020 were collected and retrospectively analyzed. To analyze a difference, data sets were grouped for CI-implanted and non-implanted CI candidates and pairwise comparisons were performed. A correlation analysis was performed to assess the appropriateness of the questionnaires in the context of preoperative CI diagnosis by their relationship to important diagnostic findings. For this purpose, data such as hearing threshold, speech understanding in quiet and in noise, age, duration of hearing loss, and parameters such as tinnitus, vertigo, and SSD (Single Sided Deafness) were collected for all CI candidates. A logistic regression analysis allowed the investigation of the questionnaires as predictors of CI implantation. In addition, the parameters already mentioned as influencing variables on the decision for CI implantation were investigated and added to the analysis. The analysis showed that there were significant differences between the subjective evaluation of spatial hearing in the SSQ and the mean in the SSQ of implanted and non-implanted CI candidates. Potential CI candidates who decide against CI implantation rated issues of SSQ, especially spatial hearing, higher/better. For all other parameters studied, including ratings of questions of the Hearing Effort Questionnaire, there were no significant differences between the groups. In addition, correlations between the ratings of questions of the SSQ as well as the Hearing Effort Questionnaire on important audiological measures were demonstrated. The assessment of questions of the SSQ on speech understanding and spatial hearing as well as the mean score of the SSQ could be identified as significant predictors for CI implantation, in contrast to the Hearing Effort Questionnaire and all other parameters.

Obtaining reference values for the Oldenburg sentence test in a new measurement setup
Zakaria Souf

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Priv. Doz. Dr. med. Parwis Agha-Mir-Salim
Eingereicht am 16. März 2021

Die bisher bekannten Referenzwerte für den Oldenburger Satztest (OLSA) sind auf die Standardeinstellungen für Sprache aus der Vorne-Richtung (0°) und Störgeräusch ebenfalls als 0° oder aus 90° (S0N0; S0N90) beschränkt. Diese Arbeit zielt darauf ab, neue Referenzwerte für den OLSA in komplexen Hörsituationen zu finden, die dazu beitragen können, Sprachverstehen in einer ökologisch validen Umgebung zu bewerten. Dazu wurden verschiedene Test-Konfigurationen und Hörbedingungen miteinander verglichen. In dem neuen Setup wurde das Sprachsignal adaptiv von vorn (S0) und das Störgeräusch OLnoise fix aus drei verschiedenen Lautsprechern präsentiert, die hinter den Probanden positioniert waren (N120, N180, N240). Durch die alternative Einbindung eines Sprachsignals (International Speech Test Signal, ISTS) aus der Richtung 180° wurde der Cocktailparty-Effekt ausgelöst. Beide Konfigurationen wurden unter symmetrischen und asymmetrischen Hörbedingungen mit Probanden ohne Hörbeeinträchtigung gemessen. Bei der asymmetrischen Hörbedingung wurde ein Ohr mit einem Gehörschutz verschlossen. Die Ergebnisse zeigten, dass sich die Sprachverständlichkeit in der symmetrischen Hörbedingung im Vergleich zu der asymmetrischen Hörbedingung verbessert. Es zeigte sich auch, dass die Probanden in der Konfiguration mit ISTS in der asymmetrischen Hörbedingung etwas schlechter abschnitten. Der beobachtete symmetrische Hörvorteil wurde mit der minimalen Summe mehrerer binauraler Effekte erklärt. Darüber hinaus wurde der Nachteil in der ISTS-Konfiguration auf das im ISTS vorhandene „informational masking“ zurückgeführt. Das Fehlen dieses Effekts in der symmetrischen Hörbedingung wurde auf die schlechte Verarbeitung der Informationsmaskierung bei Probanden, deren asymetrischer Hörverlust erst seit kurzer Zeit auftrat bzw. künstlich hergestellt wurde, zurückgeführt.

The current reference values for the Oldenburg sentence test (OLSA) are limited to the standard setups for speech from the frontal direction (0°) and noise from 0° or 90° (S0N0; S0N90). This work aims to find new reference values for the OLSA in complex listening situations that can help evaluate speech intelligibility in an ecologically valid environment. Furthermore, it focused on comparing the different configurations and conditions in the new setup. The new setup included three noise sources placed behind the subject at 120°, 180°, and 240° azimuth and a speech signal at 0° azimuth. One configuration only included the OLnoise as a noise signal, and the other incorporated the International Speech Test Signal (ISTS) at 180° azimuth. Incorporating the ISTS triggered the cocktail party effect. Both configurations were measured under symmetrical and asymmetrical listening conditions with normal-hearing participants. In the asymmetrical listening condition, an ear plug was used for one ear. The results showed that speech intelligibility improved in the symmetrical listening condition when compared with the asymmetrical results. They also showed that participants could perform slightly worse under the ISTS configuration in the asymmetrical condition. The work explained that the minimal sum of multiple binaural effects enabled the symmetrical listening advantage. Furthermore, it attributed the disadvantage in the ISTS configuration to the informational masking found in ISTS. The absence of this effect in the symmetric condition was attributed to the insufficient processing of informational masking in newly deprived subjects and its relation to the auditory pathways' changes.

Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Sprachverstehen in Gruppengesprächen und dem Arbeitsgedächtnis in einer Online-Studie
Mira Richts

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Prof. Dr. Martin Hansen
Eingereicht am 15. März 2021

Die Durchführung von Studien im Labor wird zur Zeit durch die Corona-Pandemie erschwert. Methoden, die eine räumliche Distanz zwischen Untersucher:innen und Proband:innen ermöglichen (sogenannte Remote-Testverfahren), könnten sich als Ersatz im Lockdown eignen und sich als gute Ergänzung zu herkömmlichen Studien erweisen. Insbesondere Online-Studien ermöglichen die zeit- und ressourcenarme Untersuchung großer Proband:innengruppen. Jedoch kann die Präsentation der Stimuli und die Umgebung der Proband:innen deutlich weniger kontrolliert werden. Eine Analyse verschiedener Plattformen zur Umsetzung von Online-Studien ergab, dass der Gorilla Experiment Builder eine kostengünstige und effiziente Erstellung und Durchführung ermöglicht. Ein niederschwelliger Einstieg und modularer Aufbau von Experimenten machen ihn zudem für den Einsatz in der Lehre attraktiv. Zusätzlich zur Untersuchung der Vor- und Nachteile von Online-Studien wurde eine eigene Online-Studie durchgeführt. Lautsprache ist ein relevanter Faktor von Kommunikation im Alltag und wird in komplexen Situationen oder durch eine Hörbeeinträchtigung erschwert. Daher ist die Untersuchung des Sprachverstehens ein wichtiges Gebiet in der audiologischen Forschung. Der Hörstatus ist allerdings nicht der einzige Faktor der das Sprachverstehen erklären kann. Vielfach werden kognitive Funktionen als mögliche Einflussfaktoren untersucht. Insbesondere dem Arbeitsgedächtnis wird eine wichtige Rolle zugeschrieben. In einem Vorgängerprojekt wurde mit dem Concurrent Oldenburger Satztest (CCOLSA) ein neuer Ansatz entwickelt, um eine komplexe Sprechsituation mit mehreren Sprecher:innen im Störgeräusch untersuchen zu können. Für die folgende Arbeit wurde der CCOLSA über Kopfhörer umgesetzt und in einer Online-Studie getestet. Zusätzlich wurde die Zahlenmerkspanne rückwärts als Maß für die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses erhoben. Es konnte kein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Sprachverstehen und dem Arbeitsgedächtnis gefunden werden.

Conducting studies in the laboratory is currently made more difficult by the Corona pandemic. Methods that allow a spatial distancing between researchers and subjects (so-called remote testing methods) could be suitable as a substitute in lockdown and prove to be a good complement to conventional studies. Online studies, in particular, allow large groups of subjects to be studied in a time- and resource efficient manner. However, the presentation of the stimuli and the environment of the subjects can be much less controlled. An analysis of different platforms for the implementation of online studies showed that the Gorilla Experiment Builder enables a cost-effective and efficient implementation. An easy start and modular design of experiments also make it attractive for use in teaching. In addition to investigating the advantages and disadvantages of online studies, an online study was conducted. Spoken language is a relevant factor of communication in everyday life and becomes more difficult in complex situations or due to a hearing impairment. Therefore, the study of speech understanding is an important area in audiological research. However, hearing status is not the only factor that can explain speech recognition. In many cases, cognitive functions are investigated as possible influencing factors. In particular, working memory is thought to play an important role. In a previous project, the Concurrent Oldenburg Sentence Test (CCOLSA) was developed as a new approach to investigate a complex speech situation with multiple speakers in noise. For this thesis, the CCOLSA was implemented over headphones and tested in an online study. In addition, the digit span backwards was collected as a measure for the capacity of working memory. No significant relationship was found between speech recognition and working memory.

Entwicklung und Verifikation einer Messmethode zur Berücksichtigung individueller eingangsseitiger Effekte bei der Hörgeräteanpassung
Catharina Veigel

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Dr. Matthias Müller-Wehlau
Eingereicht am 4. März 2021

Individuelle eingangsseitige Effekte bei der Hörgeräteanpassung haben Auswirkungen auf die durch ein Modell vorhergesagte Übertragungsfunktion der Hörgeräte. Durch die unterschiedliche Form und Größe von Ohren, Körper und Kopf sowie durch den bei der Anpassung verwendeten Raum und die Equalisierungsmethode, weichen die eingangsseitigen Annahmen des Modells z.T. von der individuellen Werten ab. Dadurch wird das kompressive Verhalten der Hörgeräte beeinflusst und es ergeben sich Abweichungen zu den Zielverstärkungskurven. In dieser Bachelorarbeit wurde eine Messmethode entwickelt, welche die individuellen Effekte am Eingang der Hörgeräte mit einer einzigen Messung abschätzt und bei der Anpassung berücksichtigt. Mit vier Versuchspersonen wurde zunächst der Microphone Location Effect (MLE) mithilfe der Messmethode bestimmt. Dabei wurde festgestellt, dass dieser mit Abweichungen von im Mittel ±2 dB den Werten einer hochaufgelösten Messung des MLEs entspricht. Weitere Untersuchungen zeigten, dass in der Messmethode durch Verstärkungsänderungen mit geringer Frequenzauflösung Ungenauigkeiten von ±3 − 4 dB entstehen können. Die technischen Messungen ließen insgesamt darauf schließen, dass die Messmethode die eingangsseitigen Effekte akkurat erkennen und relativ genau berücksichtigen kann. Zusätzlich wurde bei vier Versuchspersonen mit Hörverlust die Basisanpassung mit der Messmethode durchgeführt, die Real Ear Aided Gain (REAG), das Sprachverstehen im Störgeräusch und die Spontanakzeptanz ermittelt und mit den Ergebnissen der reinen Basisanpassung verglichen. Aufgrund der geringen Versuchspersonenanzahl und einer Fehlfunktion der Messmethode sind weitere Untersuchungen erforderlich, um mögliche klinisch relevante Verbesserungen durch die Messmethode bei der Hörgeräteanpassung zu ermitteln.

In hearing aid fittings individual input effects have an impact on the transfer function of hearing aids given by a model prediction. Due to various sizes and shapes of ears, bodys and heads as well as the used room and equalization method during the fitting, the model’s input assumptions can differ from the individual values. These factors influence the compressive behavior of the hearing aids and thus the insertion gain does not match the calculated target. In this bachelor thesis, a measurement method was developed to further optimize the fitting process of hearing aids. For this, individual effects at the hearing aid’s input site are estimated based on a single measurement and are subsequently considered during the fitting process. The microphone location effect (MLE) was determined by testing four subjects using the measurement method. With an average divergence of ±2 dB, the results corresponded to MLE’s measured with a high resolution procedure. Additional tests showed mean inaccuracies of ±3 − 4 dB caused by changes in gain with low frequency resolution in the measurement method. All in all, the technical measurements indicated that the measurement method can determine and consider the input effects in hearing aid fittings quite accurately. In addition, a first fit was performed using the measurement method with four hearing impaired subjects and the real ear aided gain (REAG), speech intelligibility in noise and spontaneous acceptance were determined and compared to the first fit without usage of the measurement method. Due to the small amount of subjects and a malfunction of the measurement method, further research is necessary to determine if the measurement method could bring a clinically significant benefit in hearing aid fittings.

Optimierung und Evaluation der Lautheitsverifikationsmethode in der Hörgeräte-Anpassung
Amelie Hoffmann

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Laura Hartog M.Sc.
Eingereicht am 17. Februar 2021

Lautheitsbeschwerden sind ein oft genannter Grund für die Unzufriedenheit von Hörgeräte-Trägern nach einer Hörgeräte-Anpassung (Jenstadt et al., 2003). Bisher erfolgt eine Lautheitsanpassung beim Hörakustiker durch die Problembeschreibung des Kunden nach der ersten Trageerfahrung der Hörgeräte im Alltag. Mit der Lautheitsverifikationsmethode (Jansen et al., 2020b) steht nun ein Messverfahren zur Verfügung, dass das individuelle Lautheitsempfinden für natürliche Signale ermittelt und Abweichungen zum normalen Lautheitsempfinden detektiert. Die Lautheitsverifikationsmethode wurde in dieser Bachelorarbeit für den Einsatz in der Praxis beim Hörakustiker durch eine Optimierung der Nachweisgrenzen und eine Optimierung der grafischen Darstellung angepasst. 27 versorgten Versuchspersonen mit Hörbeeinträchtigung wurden zwei Bewertungsfragen zur Lautheit in einer leisen und einer lauten realen Situation gestellt. In der Evaluation der Bewertungsfragen wurde untersucht, ob mit den Ergebnissen der Lautheitsverifikationsmethode auf die Bewertungen der Lautheit außerhalb des Messlabors geschlossen werden kann. Dazu wurden die Ergebnisse mit den 33 Daten der Normalhörenden-Referenz aus der Studie von Jansen et al. (2020b) verglichen. Mit Hilfe der angepassten Lautheitsverifikationsmethode erhalten Hörakustiker aussagekräftigere Informationen für eine optimale Hörgeräte-Einstellung in Bezug auf Lautheit.

Problems with loudness perception are a frequently given reason for dissatisfaction among hearing aid users after hearing aid fitting (Jenstadt et al., 2003). So far, loudness adjustments are achieved by the client’s complaints after trying out hearing aids in everyday life. The loudness verification method (Jansen et al., 2020b) measures the individual loudness perception for natural signals and detects deviations from the normal loudness perception. In this bachelor thesis, the loudness verification method was adapted for practical use by hearing aid professionals through an optimization of the cut-off boundaries and an optimization of the graphical presentation of the results. 27 subjects with hearing loss rated the loudness n in a quiet and noisy real situation. The evaluation of the rating questions investigated whether the results of the loudness verification method indicate ratings of loudness in everyday situations. For this purpose, the results were compared with the 33 normal-hearing reference data from the study by Jansen et al. (2020b). The optimized loudness verification method provides hearing aid professionals with more meaningful information for an optimal hearing aid setting in terms of loudness.

Umsetzung und Evaluation des Höranstrengungsmessverfahren ACALES als MATLAB Web App
Timmy Kröger

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Melanie Krüger M.Sc.
Eingereicht am 8. Februar 2021

Zur Definition von Höranstrengung existieren bis heute unterschiedliche Meinungen. Oft wird sie als Aufwendung mentaler Ressourcen zur Bewältigung einer schwierigen Höraufgabe beschrieben. Die subjektive Wahrnehmung kann mithilfe eines adaptiven Messverfahrens (adaptive categorical listening effort scaling, ACALES) bestimmt werden, welches die individuelle Höranstrengungsfunktion erfasst. Die Programmierung und Bereitstellung einer webbasierten Version des ACALES mit Matlab-Web-Apps beinhaltete die Konfiguration einer Serverstruktur, über welche Messungen ermöglicht werden. Der Matlab-App-Designer wurde am Beispiel der graphischen Oberfläche des Messverfahrens beschrieben. Zusätzlich wurden Übertragungsfunktionen verschiedener Kopfhörer erfasst und ausgewertet. Die Messergebnisse wurden ausgewertet und statistische Unterschiede zwischen verschiedenen Maskierern dargestellt. Die Web-App zeigte sich als geeignet, die Höranstrengung zeit- und ortsunabhängig mit einer Vielzahl von Messergebnissen zu erfassen.

“Implementation and Evaluation of the ACALES measurement using Matlab Web Apps”: Different definitions regarding listening effort exist until today. However, listening effort can be described as the mental effort that is needed to overcome difficult listening situations. The adaptive categorical listening effort scaling (ACALES) measurement captures the subjective listening effort between individuals. A web based implementation of ACALES was created and deployed. For this several servers were created and configured to run Matlab Web Apps. The Matlab App Designer was explained with the example of the graphical user interface programmed for ACALES. Further frequency responses of different headphones were collected and evaluated. The results of the measurements showed statistical differences between two maskers. The Matlab Web App can be used to assess subjective listening effort ratings across a vast number of participants.

Optimierung der frequenzabhängigen Verstärkungseinstellung bei Musikwiedergabe für Menschen mit Hörbeeinträchtigung
Saskia Ibelings B.Sc.

Masterarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Dr. Michael Schulte
Eingereicht am 11. Januar 2021

Musik wird von vielen Personen als Genussmittel angesehen, denn mithilfe von Musik ist es möglich, dem Alltag zu entfliehen oder zu entspannen. Besonders bei hörbeeinträchtigten Personen kann dieser Genuss jedoch eingeschränkt sein. Eine Versorgung mit Hörgeräten kann nur bedingt Abhilfe schaffen, da der Fokus dieser auf einer Verbesserung des Sprachverstehens, nicht aber auf einer Optimierung des Musikgenusses liegt. Aus diesem Grund lag das Ziel dieser Arbeit darin, hörbeeinträchtigten Personen ein Werkzeug zu bieten, welches ihnen ermöglicht, den Klang verschiedener Musikstücke nach ihrem Belieben einzustellen. Als Vorbereitung wurden Diskriminationsschwellen, sog. JNDs (engl. just noticeable differences), für Pegelunterschiede für verschiedene Musikstücke (Pop, Klassik und Swing) und Frequenzbereiche (100 Hz - 500 Hz, 500 Hz – 1,5 kHz, 1,5 kHz - 4 kHz, 4 kHz – 13 kHz) bestimmt. An den Messungen nahmen nach eigener Angabe junge Normalhörende teil. Dabei zeigte sich sowohl ein signifikanter Effekt des Musikstückes als auch des Frequenzbereiches auf die bestimmten JNDs. Im Mittel lagen die JNDs zwischen 2,5 dB und 3 dB. Für die Optimierung des individuellen Musikgenusses wurde ein zweidimensionales Feld (sog. Kolorationsfeld) entwickelt. Während die x-Achse einer Klangwaage entsprach, mit der das Verhältnis von Höhen zu Tiefen verändert werden konnte, wurde auf der y-Achse eine Veränderung der Höhen und Tiefen relativ zu den Mitten realisiert. Für die Schrittweite wurden die Ergebnisse der JND-Studie gewählt. Die initiale Koloration wurde von einer Anpassung von Mimi Hearing Technologies (Berlin, Deutschland), welche eine Verstärkung im tief- sowie hochfrequenten Bereich entsprach, abgeleitet. Dieses Verfahren wurde für verschiedene Musikstücke (Pop, Klassik, Swing) mehrmals pro Probanden (15 hörbeeinträchtigte Probanden nach dem N2-Hörprofil von Bisgaard et al., 2010) getestet. Die Probanden bevorzugten unabhängig von Musikstück und Wiederholung einen flachen Frequenzgang. Zusätzlich wurden die Persönlichkeit, musikalische Erfahrenheit sowie Hörgewohnheiten abgefragt. Lediglich die Korrelation der musikalischen Erfahrenheit mit der präferierten Koloration erwies sich als signifikant. Ein signifikanter Einfluss des Geschlechtes war nicht nachweisbar. Die Test-Retest-Reliabilität des Verfahrens war moderat bis gut. Insgesamt ist zu folgern, dass dieses Kolorationsfeld zur Verbesserung des Musikgenusses von den Probanden gut angenommen wurde. Jedoch sollte die Ausgangseinstellung für Menschen mit den untersuchten Hörprofilen überarbeitet werden.

Music is seen by many people as a form of enjoyment, because with the help of music it is possible to escape from everyday life or relax. However, this enjoyment can be limited, especially for hearing-impaired people. Hearing aids can only provide limited improvement, as the focus is on improving speech understanding, but not on optimizing music enjoyment. For this reason, the objective of this work was to offer hearing-impaired people a tool that allows them to adjust the sound of different kinds of music to their personal preference. For this purpose, discrimination thresholds, so-called JNDs (just noticeable differences) for level differences of different pieces of music (pop, classic and swing) and frequency ranges (100 Hz - 500 Hz, 500 Hz - 1.5 kHz, 1.5 kHz - 4 kHz, 4 kHz – 13 kHz) were determined. According to their own statement, young people with normal hearing took part in the measurements. The measurements showed a significant effect of the music type as well as the frequency range on the thresholds. On average, the JNDs were between 2.5 dB and 3 dB. A two-dimensional field (so-called coloration field) was developed to optimize individual music enjoyment. While the x-axis corresponded to a tonal scale with which the ratio of high frequencies to low frequencies could be changed, a change of the high frequencies and low frequencies relative to the mid frequencies was realized on the y-axis. For the step size the results of the JND study were chosen. The initial coloration was derived from a Mimi Hearing Technologies (Berlin, Germany) fitting, corresponding to low and high frequency amplification. This procedure was tested a few times per participant (15 hearing-impaired participants according to the N2-hearing-profile by Bisgaard et al., 2010) for different types of music (pop, classic, swing). The participants preferred a flat frequency profile, independent of the piece of music and repetition. In addition, personality, musical experience and listening habits were assessed. Only the correlation of musical experience with the preferred coloration was found to be significant. A significant influence of gender was not detectable. The test-retest reliability of the method was moderate to good. Overall, it can be concluded that this coloration field was well accepted by the participants to improve their musical enjoyment. However, the initial setting should be revised for users with the investigated hearing profile.

Untersuchung des Einflusses der Störgeräuschrichtung auf das Sprachverstehen mit Richtmikrofonsystem
Maximilian Peter-Wilhelm Kerner

Masterarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Prof. Dr. Volker Hohmann
Eingereicht am 18. April 2020

Die Hilfsmittel-Richtlinie legt die Validierung einer Hörgeräteversorgung durch den Hörakustiker fest. Sie bestimmt den Schalldruckpegel der Sprache und des Störgeräusches der dafür verwendbaren Sprachverständlichkeitstests. Die räumlichen Messanordnungen der Sprach- und Störgeräuschsignale sind jedoch in der Hilfsmittel-Richtlinie nicht explizit vorgegeben. Um den Einfluss abschätzen zu können, wurde die Abhängigkeit des Sprachverstehens von den Störgeräuschrichtungen und die jeweilige Verbesserung des Signal-Rausch-Abstands (SNR) durch ein typischerweise in Hörgeräten verwendetes Richtmikrofon untersucht. Hierfür wurde eine virtuelle akustische Umgebung mit der „Toolbox for Acoustic Scene Creation and Rendering“ (TASCAR) erstellt. In der Kombination mit Außenohr-Übertragungsfunktionen (HRTFs) und dem Master Hearing Aid (MHA) wurde eine möglichst realitätsnahe Hörsituation über Kopfhörer simuliert. Die Messungen wurden mit jungen Probanden ohne Hörbeeinträchtigung durchgeführt. Das MHA beinhaltete für die Messungen nur eine Richtmikrofonimplementierung (Adaptive Differential Microphone, ADM). Das Störgeräusch wurde aus in der Praxis häufig verwendeten Richtungen 0°, 90°, 180°, der in der DIN EN ISO 8253-3 spezifizierten Richtung +/-45°, aus +/-135° und aus allen Richtungen gleichzeitig (diffus) präsentiert. Das Sprachsignal befand sich immer bei 0°. Als Sprachtests wurden der Freiburger Einsilbertest (FBE) und der Oldenburger Satztest (OLSA) verwendet. Für den OLSA wurde für jede Kondition (sechs Störgeräuschrichtungen jeweils mit und ohne MHA) die Sprachverständlichkeitsschwelle ermittelt, bei der die Probanden ein Sprachverstehen von 50 % erreichten (SRT50). Beim FBE dagegen wurde für jede Kondition das prozentuale Sprachverstehen bei einem festen SNR ermittelt. Für beide Tests wurde außerdem die SNR-Verbesserung durch das MHA berechnet. Die Ergebnisse zeigten, dass unabhängig von der Verwendung des MHA die Störgeräuschrichtung einen Einfluss auf das Sprachverstehen hat. Ein Grund hierfür sind die richtungsabhängigen HRTFs. Die SRT50-Werte verbesserten sich bei der Verwendung des MHA um maximal 15 dB für die Störgeräuschrichtung 180°. Die größten Verbesserungen für die SRT50-Werte und den gemessenen SNRs wurden für die Störgeräuschrichtungen aus der hinteren Hemisphäre ermittelt. Die perzeptiven Verbesserungen im Sprachverstehen stimmten mit den richtungsabhängigen gemessenen SNR-Verbesserungen durch das Richtmikrofonsystem überein. Aufgrund dieser Ergebnisse wäre eine einheitliche Angabe der Sprach- und Störgeräuschrichtung in der Hilfsmittel-Richtlinie zu empfehlen. Stichwörter: Hilfsmittel-Richtlinie, Störgeräuschrichtungen, Oldenburger Satztest, Freiburger Einsilbertest, Toolbox for Acoustic Scene Creation and Rendering, Master Hearing Aid, Adaptive Differential Microphone

The guideline for hearing aid treatment in Germany specifies the validation of a hearing aid supply through the hearing aid acoustician. It determines the sound pressure level of speech and background noise of the speech intelligibility tests used for this purpose. However, the spatial measuring specifications of speech and noise signal sources are not explicitly defined in the guideline. In order to estimate the influence of the spatial measuring specifications, the speech intelligibility depending on the noise directions and the respective improvement of the signal-to-noise ratio (SNR) by using a typically directional microphone in hearing aids was examined. Therefore, a virtual acoustic environment was created using the "Toolbox for Acoustic Scene Creation and Rendering" (TASCAR). In combination with Head-Related Transfer Functions (HRTFs) and the Master Hearing Aid (MHA), a listening situation, as close to reality as possible, was simulated via headphones. The measurements were performed with young persons with normal hearing. The MHA included only a directional microphone implementation (Adaptive Differential Microphone, ADM) for the measurements. The noise was presented from the directions 0°, 90°, 180°, the direction +/-45° as specified in the DIN EN ISO 8253-3, +/-135° and from all directions simultaneously (diffuse). The speech signal was always presented at 0°. The Freiburg monosyllabic speech test (FBE) and the Oldenburg sentence test (OLSA) were used. For the OLSA the speech intelligibility threshold for 50 % (SRT50) was determined for each condition (six noise directions, each with and without MHA). For the FBE the speech intelligibility was determined as a percentage score at different fixed SNR for each condition. For both tests, the SNR improvement due to the directional microphone was also calculated. The results showed that, regardless of the use of the MHA, the noise direction has an influence on speech intelligibility as expected. One reason for this are the directional HRTFs. The SRT50 values improved by a maximum of 15 dB for the noise directions 180°, when the MHA was used. The greatest improvements for the SRT50 values and the measured SNRs were found for the noise directions from the rear hemisphere. The perceptual improvements in speech intelligibility are consistent with the SNR improvements measured by the directional microphone system. Based on these results, uniform spatial measuring specifications for speech and background noise in the guideline for hearing aid treatment in Germany would be recommended. Keywords: German aids guideline, Noise direction, Oldenburg sentence test, Freiburg monosyllabic speech test, Toolbox for Acoustic Scene Creation and Rendering, Master Hearing Aid, Adaptive Differential Microphone

Untersuchung der temporären Anpassung von Knochenleitungshörsystemen bei Kindern mit minimaler Schallleitungsschwerhörigkeit
Stephan Meier

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. med. Karsten Plotz und Prof. Dr. rer. nat. Inga Holube
Eingereicht am 26. Februar 2020

In dieser Bachelorarbeit wird die Anpassung von Knochenleitungshörgeräten bei Kindern mit Schallleitungsschwerhörigkeiten im Grundschulalter untersucht. Diese haben meist nach Bewertungskriterien der WHO und anderen etablierten Richtlinien ein so geringes Ausmaß, dass in der Regel keine Indikation für eine Hörgeräte-Versorgung besteht. Durch die temporäre Versorgung mit Knochenleitungshörgeräten soll untersucht werden, ob diese Kinder durch die Überbrückung des Schallleitungsanteils einen nachweisbaren Vorteil in ihrem persönlichen Alltag, aber auch in klinischen Messsituationen haben. Insbesondere wurde hier das binaurale Hören mit Knochenleitungsgeräten betrachtet, welches durch die Überprüfung mit dem Oldenburger Kinder-Satztest und Lokalisationsmessungen dokumentiert wurde. Dabei zeigten sich trotz geringer Probandenzahlen Tendenzen, die auf einen positiven Effekt der Anpassung hindeuten. Eine des Richtungshörens konnte nicht nachgewiesen werden.

This bachelor’s thesis examines the possibility of fitting bone conducted hearing aids in children with minimal conductive hearing loss. According to WHO guidelines, hearing aids are not typically indicated for this condition, however affected children show several limitations in common audiometric tests. The objective of this paper is to examine whether children receive a measurable benefit in clinical audiometric settings as well as in their personal daily lives (e.g. social behavior, education) by temporarily outfitting subjects with bone conducted hearing aids. A particular focus is placed on binaural hearing capacity which is tested and documented using the Oldenburger Sentence Test for Children and specialized localisation measurements. Despite the small number of participants, the results indicate that the binaural fitting of bone conducted hearing aids has a positive effect on recognition of speech. There was no evidence of improved sound localisation capabilities.

Untersuchung und Optimierung der Parameterkonfiguration eines Algorithmus zur Rückkopplungsunterdrückung in Hörgeräten
Esther Bens

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Dr. Marei Typlt
Eingereicht am 24. Februar 2020

Vertraulich

Untersuchung der Schalllokalisation von Normalhörenden sowie des Einflusses der Mikrofon-Richtcharakteristik auf die Schalllo-kalisation von bilateral versorgten CI-Nutzern und SSD CI-Nutzern
Kristin Sprenger

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. med. Karsten Plotz und Dr.-Ing. T. Wesarg
Eingereicht am 20. Februar 2020

Richtmikrofone sind für das Sprachverstehen in störgeräuschhaften Umgebungen von Vorteil, beeinflussen jedoch potenziell Lokalisationsmerkmale. Im Rahmen einer Probandenstudie wur-de die Lokalisationsfähigkeit von normalhörenden Probanden sowie die Lokalisationsfähigkeit von bilateralen CI-Trägern und SSD CI-Trägern im Vollkreis für drei verschiedene Mikrofon-charakteristiken („Omni“, „Natural“ und „Adaptive“) mit dem MED-EL CI-Soundprozessor SONNET 2 jeweils im Vollkreis untersucht. Ziel der Arbeit ist die Überprüfung der Hypothese, dass die Mikrofonrichtcharakteristik „Natural“ für die Lokalisationsgenauigkeit der CI-Träger vorteilhafter als „Omni“ oder „Adaptive“ ist sowie die Quantifizierung der Unterschiede der Mikrofoncharakteristiken in Bezug auf die Lokalisationsfähigkeit. Außerdem soll der binaurale Vorteil gegenüber dem monauralen Hören für die Lokalisation überprüft werden. Die Lokalisa-tionsfähigkeit von drei erfahrenen bilateralen CI- und drei erfahrenen SSD CI-Trägern (mindestens 6 Monate nach Aktivierung des (zweiten) Soundprozessors) sowie von 12 Normalhörenden wurde in einem Vollkreis mit 12 Lautsprechern in einem Winkelabstand von je 30° untersucht. Die Lautsprecher waren mit einem optisch intransparenten und schalltransparenten Vorhang verdeckt und für die Probanden nicht sichtbar. Als Lokalisationsstimuli kamen zwei verschie-dene Sprachstimuli, die bei zwei verschiedenen Schallintensitäten, 65 und 75 dB SPL, und mit den HRTF vom rechten und linken Ohr gefiltert pseudorandomisiert in einem alltagsrelevanten virtuellen Umgebungsgeräusch von 55 dB SPL dargeboten wurden, zum Einsatz. In allen drei Gruppen wurde die Schalllokalisationsfähigkeit als root-mean-square (RMS)-Lokalisationsfehler erfasst. Bei den Normalhörenden wurde die binaurale Lokalisationsfähigkeit und bei den Probanden beider CI-Gruppen die binaurale Lokalisationsfähigkeit für jede der Mikrofoncharakteristiken „Omni“, „Natural“ und „Adaptive“ bestimmt. Darüber hinaus wurde die monaurale Lokalisationsfähigkeit bei den normalhörenden Probanden für beide Ohren, bei den bilateralen CI-Trägern für beide CI bei Verwendung von „Natural“ und bei den SSD CI-Trägern mit dem normalhörenden Ohr erfasst. Zur Bestimmung der Darbietungspegel der in der Hauptstudie zu lokalisierenden Stimuli wurde eine Pilotstudie mit zwei bilateralen CI-Trägern durchgeführt, in der die monaurale Lokalisationsfähigkeit mit der Mikrofoncharakteristik „Na-tural“ für Reizpegel von 60, 65, 70 und 75 dB SPL erfasst wurde. Ziel war hierbei, die für die Lokalisation am besten geeigneten Pegel im Abstand von 10 dB für die Hauptstudie zu finden. Stimuli mit einem Reizpegel von 60 dB SPL konnten von den Probanden nicht zuverlässig im Störgeräusch detektiert und somit kaum lokalisiert werden. Pegel bei 65 dB SPL konnten hin-gegen gut detektiert werden. Deshalb wurden für die Hauptstudie die beiden Pegel von 65 und 75 dB SPL gewählt. Die drei bilateralen CI-Träger wiesen einen mittleren RMS-Lokalisationsfehler von 56,9° mit „Natural“, 62,7° mit „Omni“ und 57,2° mit „Adaptive“ auf. Die drei SSD CI-Träger wiesen einen mittleren RMS-Lokalisationsfehler von 66,5° mit „Natu-ral“, 74,0° mit „Omni“, 66,4° mit „Adaptive“ auf. Die normalhörenden Probanden zeigten einen mittleren RMS-Lokalisationsfehler von 44,8°. Diese ersten Ergebnisse zeigen für die Mikrofon-richtcharakteristik „Natural“ geringere Lokalisationsfehler als für „Omni“ auf und bestärken die Hypothese, dass „Natural“ im Vergleich zu „Omni“ eine bessere Lokalisationsfähigkeit ermög-licht. Die mit der Mikrofonrichtcharakteristik „Adaptive“ erzielte Lokalisationsgenauigkeit liegt im Bereich derer von „Natural“ und deutet entgegen der Hypothese darauf hin, dass sich die Mikrofonrichtcharakteristiken „Natural“ und „Adaptive“ ähnlich gut zur Schalllokalisation eig-nen. Das binaurale Hören ist im Vergleich zum monauralen Hören bei der Lokalisation der normalhörenden Probanden signifikant besser (mit p=0,002). Somit kann den Normalhörenden ein binauraler Vorteil nachgewiesen werden. Auch bei den bilateralen CI-Trägern sind die RMS-Lokalisationsfehler bei den binauralen Messungen im Mittel 43,0° und bei den SSD CI-Trägern im Mittel 33,0° geringer. Als Tendenz ist auch hier zu sehen, dass ein binauraler Vor-teil besteht. Weitere Messungen sind erforderlich und in der laufenden Studie vorgesehen, um Seite III den Unterschied in der Lokalisierungsgenauigkeit zwischen den Mikrofonrichtcharakteristiken quantitativ genauer zu erfassen und die Hypothesen statistisch zu überprüfen.

Directional microphones are beneficial for speech comprehension in noisy environments. How-ever, the application of directional microphones might affect interaural cues underlying sound localization and thus, localization ability. In this bachelor thesis sound localization in the hori-zontal plane of bilateral CI and SSD CI users as well as a control group of normal-hearing lis-teners is assessed, as a part of a study, for application of the MED-EL sound processor SON-NET 2 with each of the three microphone characteristics ‘Natural’, ‘Omni’ and ‘Adaptive’. The hypothesis is that CI users will gain best localization accuracy with the microphone setting ‘Natural’. The binaural benefit should also be determined. Localization ability is to be assessed at least 6 months after sound processor activation. So far, three bilateral CI users, three SSD CI users and 12 normal-hearing listeners have been included in the study. Sound localization is assessed using 12 loudspeakers arranged in a full circle with an angular distance of 30° each for presentation of three OLSA names with two different sound levels of 65 dB SPL and 75 dB SPL and two different spectral shapes in an everyday ambient virtual noise of 55 dB SPL. The loud-speakers were covered with a curtain which was sound transparent. To determine the stimulus pressure level to apply in the localization tests, a pilot study has been conducted in two bilateral CI users assessing localization ability for the stimulus pressure level of 60 dB SPL, 65 dB SPL, 70 dB SPL and 75 dB SPL. The best two sound pressure level with a distance of 10 dB should be determined. The sound pressure level of 60 dB SPL could not be reliably detected in the background noise and thus could hardly be localized. Levels of 65 dB SPL could be detected well. Therefore, the two levels of 65 dB SPL and 75 dB SPL were chosen for the main study. The three bilateral CI users showed RMS localization errors of 56.9° for the ‘Natural’, 62.7° for the ‘Omni’ and 57.2° for the ‘Adaptive’ microphone characteristics. The three SSD CI users showed RMS localization errors of 66.5° for the ‘Natural’, 74.0° for the ‘Omni’ and 66.4° for the ‘Adaptive’ microphone characteristics and the normal-hearing subjects yielded an RMS error of 44.8°. The preliminary results are consistent with the hypothesis that ‘Natural’ is the most favorable microphone characteristic for sound localization in the horizontal plane. The localization accuracy with ‘Adaptive’ is in the range of that of ‘Natural’ and is also favorable for sound localization in the horizontal plane. Binaural hearing is significantly better compared to monaural hearing for localization in normal hearing test subjects (p = 0.002). The RMS local-ization errors for the binaural measurements are also 43.0° lower for the bilateral CI users and 33.0° lower for the SSD CI carriers than for the monaural measurements. A binaural benefit can also be measured here. Measurements in further CI recipients will have to be performed to allow for a sufficient proof of this hypothesis and to examine the level of difference in localization accuracy between the three microphone settings.

Automatische Detektion von Sprache zur Erkennung von Kommunikationssituationen unter Berücksichtigung der Privatsphäre
Jule Pohlhausen

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Prof. Dr. Jörg Bitzer
Eingereicht am 14. Februar 2020

Der Höralltag beinhaltet viele, unterschiedlich komplexe Kommunikationssituationen. Für ein besseres Verständnis des Höralltags wurde Ecological Momentary Assessment (EMA) genutzt, um sowohl subjektive Bewertungen, als auch objektive akustische Merkmale „an Ort und Stelle“ aufzuzeichnen. Damit eine robuste und exakte Analyse der aufgezeichneten EMA-Daten erfolgen kann, z.B. zur Bestimmung des Hintergrundgeräuschpegels während einer Kommunikationssituation, ist eine Erkennung von Sprachabschnitten notwendig. Ziel dieser Bachelorarbeit war die Analyse, inwiefern die Detektion von Zeitsegmenten mit Sprache zuverlässig gelingt. Dazu wurden verschiedene Ansätze zur automatischen Detektion von Eigensprache (Zeiträume, in denen der Nutzer des EMA-Systems selbst spricht) und weiteren Sprachanteilen (Zeiträume, in denen ein Kommunikationspartner spricht) evaluiert. Für die Evaluation der Sprachdetektion wurden händisch annotierte Aufnahmen im Labor und im Alltag verwendet. Die Ergebnisse zeigten speziell für die Alltagsaufnahmen und bei hohen Hintergrundpegeln Schwierigkeiten auf. Daher wurde ein Set an charakteristischen Merkmalen von Sprache entwickelt, das unter anderem die Kohärenz, den Kurzzeit-Pegel und die harmonische Struktur im Frequenzbereich berücksichtigte. Als Erweiterung der Sprachdetektion wurde das sogenannte Random-Forest-Verfahren aus dem Bereich des maschinellen Lernens trainiert, um die charakteristischen Merkmale von Sprache automatisch zu verknüpfen. Besonders die Detektion von weiteren Sprachanteilen konnte unter Verwendung des Random-Forest-Verfahrens deutlich verbessert werden. Die Evaluation bestätigte, dass das Random-Forest-Verfahren insgesamt robust Sprache detektiert und zur Analyse der EMA-Daten geeignet ist.

Typical hearing situations in everyday life cover a wide range of communication situations. For a better understanding of the individual acoustic environment ecological momentary assessment (EMA) was applied to collect subjective ratings and privacy-preserving acoustic features in everyday life. The analysis of these EMA-data, e.g. to estimate the level of the background noise during a communication, requires a robust speech detection. The aim of this work was to evaluate existing methods for detecting own voice (i.e. sequences in which the user of the EMA-system talks) and further voices (i.e. sequences in which a conversational partner talks). For evaluating speech detection methods manually annotated recordings of communication in the laboratory and daily life were used. The results indicate that the existing methods had difficulties to detect speech accurately and robustly for the recordings in everyday life, especially when the background noise had a high level. Hence, a set of characteristic features of speech was introduced which includes e.g. the coherence, the short-term level, and the harmonic pattern in the frequency domain. Additionally, a new approach for automatic speech detection was presented. Regarding ensemble learning a Random Forest was trained to combine the characteristic features automatically. Especially the detection of further voices was improved with the Random Forest. The evaluation shows that the Random Forest detects speech robustly and is a good choice for further analysis of EMA-data.

Sprachverständlichkeit im fluktuierenden Störschall: Adaptive Bestimmung der Sprachverständlichkeitsschwelle und deren Reproduzierbarkeit
Annika Richardt

Bachelorarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und PD Dr. Matthias Hey
Eingereicht am 13. Februar 2020

Die Messung des Oldenburger Satztests (OLSA) im Störschall erfolgt im klinischen Alltag typischerweise mit einem stationären sprachsimulierenden Rauschen. Alternativ kann der OLSA mit einem fluktuierenden sprachmodulierten Rauschen (ICRA5) durchgeführt werden, welches die alltäglichen Störschallsituationen aufgrund seiner zeitlichen Eigenschaften gut repräsentiert. Das Ziel dieser Arbeit war der Vergleich zwischen drei Verfahren zur Bestimmung des Sprachverstehens: (1) das etablierte adaptiven Verfahren zur Bestimmung der Schwelle für ein Sprachverstehen von 50 % (L50), (2) ein adaptives Verfahren zur Bestimmung des L50 gekoppelt mit der Steigung der Diskriminationsfunktion am L50 (s50) (Brand und Kollmeier, 2002) und (3) ein nicht-adaptives Verfahren mit festem SNR. Der Vergleich erfolgte hinsichtlich des L50 und des s50. Durch die Ermittlung des Sprachverstehens von 30 % und 70 % (L30 und L70) mit dem Messverfahren (2) wurden der L50 mit seiner Steigung berechnet. Zur Bestimmung der Steigung mit dem nicht-adaptiven Messverfahren (3) war es notwendig, das Sprachverstehen mit festen Signal-Rausch-Abständen (SNR) ober- und unterhalb des L50 zu bestimmen. Dazu wurden individuelle SNR von L50-6 dB, -3 dB, 0 dB, 3 dB und 6 dB gewählt. Die Ergebnisse zeigen, dass die L50 mit Verfahren 2 systematisch um 1,7 dB SNR zu höheren Werten gegenüber der adaptiven L50-Bestimmung (Verfahren 1) abweichen. Die Test-Retest-Genauigkeit des L50 beim Messverfahren (2) ist mit 3,0 dB SNR bei Einsatz des fluktuierenden ICRA5-Rauschens geringer als bei Einsatz des stationären OLSA-Rauschens. Weiterhin wurden die Steigungen der Diskriminationsfunktion des OLSA im ICRA5-Rauschen verglichen. Während das adaptive Verfahren 2 eine Steigung von im Mittel 6,6 % Punkte/dB ergibt, erhält man für das nicht-adaptive Verfahren 3 einen Wert von 4,4 %-Punkte/dB. In der durchgeführten Studie wurden systematische Unterschiede im L50 und s50 zwischen stationärem und fluktuierendem Rauschen aufgezeichnet. Diese Unterschiede zeigen ein anderes Verhalten der audiometrischen Kenndaten L50 und s50 im fluktuierenden Störschall im Vergleich zum stationären Störschall auf.

In everyday clinical practice the Oldenburg sentence test (OLSA) in noise is typically employing a stationary speech-simulating noise. Alternatively, the OLSA can be carried out applying a fluctuating speech-modulated noise (ICRA5) representing everyday noise situations. In contrast to the stationary noise, the fluctuating noise is characterized by temporal dips in the noise. The aim of this study is to compare three different methods determining speech reception: (1) a clinically established adaptive method for determining the 50%-threshold of speech understanding (L50), (2) an adaptive method determining L50 coupled with the slope of the discrimination function at the L50 (s50) (Brand and Kollmeier, 2002) and (3) a non-adaptive method applying fixed SNRs. The comparison focuses on the results of L50 and the s50 measured using the aforementioned methods. By determining the speech understanding of 30% and 70% (L30 and L70) with the method (2), the slope at the L50 was calculated. In order to determine the slope using the non-adaptive method (method (3)), the speech understanding with fixed signal-to-noise ratios (SNR) above and below the L50 were determined. For this purpose, SNRs of L50-6 dB, -3 dB, 0 dB, 3 dB and 6 dB were selected, individually for test persons. The results indicate that the L50 measured by method (2) deviates systematically by 1.7 dB SNR from values measured employing the adaptive L50 determination (method (1)). Under ICRA5 noise the test-retest- reliability of the L50 was higher (3,0 dB SNR) than when using the stationary OLSA noise. Furthermore, the slopes of the OLSAs’ discrimination function using the ICRA5 noise were compared for the three methods. While the adaptive method (2) has an average slope of 6.6% points/dB, the nonadaptive method (3) has a slope of 4.4% points/dB. This study shows significant differences in L50 and s50 between stationary and fluctuating noise. Compared to established thresholds of L50 and s50 that can be observed when using a stationary noise, introducing a fluctuating noise different audiometric behavior of the L50 and s50 can be observed.

Vergleich von fünf Sprachtests im sprachsimulierenden Störgeräusch
Christina Zinner

Masterarbeit im Studiengang Hörtechnik und Audiologie
Betreut durch Prof. Dr. Inga Holube und Prof. Dr. Martin Hansen
Eingereicht am 12. Februar 2020

In Deutschland stehen mehrere Sprachtestverfahren zur Verfügung, die jeweils mit unterschiedlichen Störgeräuschen und teils auch anderen Kalibrierungsverfahren verwendet werden. Dadurch können Vergleiche zwischen den jeweiligen Ergebnissen nur bedingt erfolgen. Zur Untersuchung der Unterschiede zwischen dem Freiburger Einsilbertest (FBE), dem Oldenburger Satztest (OLSA), dem Göttinger Satztest (GÖSA), dem Hochmair-Schulz-Moser-Satztest (HSM) und dem Reimtest nach von Wallenberg und Kollmeier (WAKO) wurden deshalb die Messbedingungen angeglichen. Zum einen wurden alle Sprachmaterialien auf den gleichen mittleren Langzeitpegel kalibriert. Zum anderen wurden neue sprachsimulierende Rauschen aus den Sprachmaterialien generiert, indem das Sprachmaterial 30fach überlagert wurde. Diese sprachsimulierenden Rauschen (engl.: speech adjusted noise, SAN) weichen zum Teil deutlich vom Spektrum der standardmäsig verwendeten Rauschen (STD) ab. Das Sprachverstehen in den STD- und SAN-Rauschen wurde mit 22 jungen Probanden ohne Hörbeeinträchtigungen im Freifeld ermittelt. Sowohl die Sprache als auch das Störgeräusch wurden über einen Lautsprecher aus der 0°-Richtung dargeboten. Jedes der fünf Sprachmaterialien wurde in den Störgeräuschen bei jeweils mindestens drei Signal-Rausch-Abstanden (SNR) präsentiert. An die Messergebnisse wurden Diskriminationsfunktionen angepasst und die Schwelle für 50%iges Sprachverstehen (SRT50) ermittelt. Bei Verwendung der SAN-Rauschen wichen die SRT50-Werte der fünf Sprachmaterialien um maximal 2,6 dB voneinander ab. Die Differenz zu den SRT50-Werten für die STD-Rauschen war für den HSM mit 4,0 dB am größten und betrug beim GÖSA lediglich 0,7 dB. Die ermittelten Ergebnisse konnten durch den „Speech Intelligibility Index“ (SII) nur bedingt nachgebildet werden.

There are several speech tests available in Germany. They are often used with different background noises and sometimes also with different calibration methods. Therefore, comparisons between the respective results can only be made conditionally. To investigate the differences between the Freiburg monosyllabic test (FBE), Oldenburg (OLSA) and Göttingen (GÖSA) sentences test, Hochmair-Schulz-Moser sentences test (HSM), and rhyme test according to von Wallenberg and Kollmeier (WAKO), the measurement conditions were adjusted. First, all speech materials were calibrated to the same average long-term level. On the other hand, new speech-simulating noises were generated from the speech materials. For this purpose, the speech material was overlaid 30 times. These speech-adjusted noises (SAN) sometimes differ significantly from the spectrum of the standard noises (STD). The speech intelligibility in the STD- and SAN-noises was measured with 22 young and normal-hearing persons in freefield conditions. Both, the speech and the background noise, were presented via a loudspeaker from the 0 ° direction. Each of the five speech materials were presented in the background noise with at least three signal-to-noise ratios. Discrimination functions were adapted to the measurement results and the speech reception thresholds for a speech intelligibility of 50% were determined. When using SAN noise, the SRT50 values of the five speech materials differed by a maximum of 2.6 dB. The difference to the SRT50 values for the STD noise was largest for the HSM with 4.0 dB and was only 0.7 dB for the GÖSA. The speech intelligibility index (SII) only partially replicated the results.