Spektrografische Stimmtypenklassifizierung zur Beurteilung der Stimmqualität

Zusammenfassung

Hintergrund: Neben der auditiv-perzeptiven Beurteilung, zählen auch objektiv-akustische Methoden als valides Evaluationsmittel für die Beurteilung der Stimmqualität. Die Spektrografie wird seit ca. 50 Jahren eingesetzt und kürzlich wurde ein neues Verfahren zur spektrografischen Stimmtypenklassifizierung nach Sprecher et al. (2010) vorgestellt. Das Ziel dieser Studie ist die Überprüfung der externen Validität beider Messverfahren mit einer größeren Stimmenanzahl.

Material und Methoden: Es wurden 300 Stimmaufzeichnungen vom Vokal [a:] verwendet. 270 Aufnahmen stammten von Stimmpatienten mit unterschiedlichen Schweregraden einer Dysphonie und 30 Stimmgesunde. Alle Stimmen wurden von 7 Logopädinnen nach der RBH-Skala beurteilt und 2 Beurteiler analysierten die Stimmen nach der spektrografischen Stimmtypenklassifizierung.

Ergebnisse: Die Intra- und Inter-Beurteiler-Zuverlässigkeit der RBH Parameter ergab nur eine durchschnittlich leichte Zuverlässigkeit (kappa=0,234–0,383). Die spektrografische-Beurteiler-Zuverlässigkeit war mäßig (kappa=0,457). Die Übereinstimmungsvalidität zwischen den auditiv-perzeptiven Parameter H und B und der spektrografischen Stimmtypenklassifizierung war hoch (H: r=0,746, p=0,000; B: r=0,746, p=0,000), jedoch für den Parameter R ergab sich nur eine leichte Übereinstimmung (r=0,370, p=0,000).

Schlussfolgerung: Die spektrografische Stimmtypenklassifizierung nach Sprecher et al. (2010) scheint eine sinnvolle Ergänzung zur Beurteilung von Heiserkeit und Behauchtheit und bestätigt die Ergebnisse nach Sprecher et al. (2010). Das Verfahren ermöglicht eine objektivere Beurteilung von Stimmqualität für die angehaltene Phonation im klinischen Alltag sowie für die wissenschaftliche Arbeit.

Abstract

Objective: Traditionally, voice quality is evaluated by auditory-perceptual judgment but objective-acoustic analyses are also valid tools. Spectrography is a part of objective-acoustic analyses and is used since around 50 years. Recently, Sprecher et al. (2010) designed a new classification scheme for signal typing in voice using narrowband spectrograms. The present study aimed to explore the external validation between these 2 methods in a larger dataset.

Materials and Methods: In total 300 voice samples were used based on the vowel [a:], in which n=270 had various degrees of dysphonia and n=30 were vocally normal. All voice samples were evaluated by 7 speech-language therapists using the RBH-scale and 2 judges analyzed the signal typing in voice using narrowband spectrograms.

Results: The intra- and inter-rater reliability of all RBH parameters was fair in average (kappa=0.234–0.383) but the rater reliability was moderate between the 2 judges rating signal typing in voice (kappa=0.457). A strong concurrent validity was identified between the signal typing in voice using narrowband spectrograms and auditory-perceptual judgment of hoarseness and breathiness (H: r=0.746, p=0.000; B: r=0.746, p=0.000) but only fair in roughness (r=0.370, p=0.000).

Conclusion: The present results confirmed the results of Sprecher et al. (2010) and it might be meaningful to benefit signal typing in voice using narrowband spectrograms on sustained vowels as a valid complement in the evaluation of hoarseness and breathiness for clinical utility and research.

Schlüsselwörter

Spektrografie - auditiv-perzeptive Beurteilung - Stimmqualität - Stimmdiagnostik - externe Validität

Key words

spectrography - auditory-perceptual judgment - voice quality - voice diagnostic - external validity

• Literatur

• 1 Dejonckere PH. Principal components in voice pathology. Voice 1995; 4: 96-105
• 2 Voigt-Zimmermann S, Lampe K, Arens C. Differenzialdiagnostik der Heiserkeit. Laryngorhinootologie 2014; 93: 263-286
• 3 Barsties B, Maryn Y. The impact of voice sample duration in the auditory-perceptual judgment of overall voice quality. In Submission
• 4 Oates J. Auditory-perceptual evaluation of disordered voice quality: pros, cons and future directions. Folia Phoniatr Logop 2009; 61: 49-56
• 5 Nawka T, Anders LC, Wendler J. Die auditive Beurteilung heiserer Stimmen nach dem RBH-System. Sprache-Stimme-Gehör 1994; 18: 130-133
• 6 Dejonckere PH, Bradley P, Clemente P, Cornut G, Crevier-Buchman L, Friedrich G, Van De Heyning P, Remacle M, Woisard V. A basic protocol for functional assessment of voice pathology, especially for investigating the efficacy of (phonosurgical) treatments and evaluating new assessment techniques. Guideline elaborated by the Committee on Phoniatrics of the European Laryngological Society (ELS). Eur Arch Otorhinolaryngol 2001; 258: 77-82
• 7 Friedrich G, Dejonckere PH. Das Stimmdiagnostik-Protokoll der European Laryngological Society (ELS) – erste Erfahrungen im Rahmen einer Multizenterstudie. Laryngorhinootologie 2005; 84: 744-752
• 8 Barsties B, De Bodt M. Assessment of voice quality: current-state of the art. Auris Nasus Larynx 2015; 42: 183-188
• 9 Yasui A. Objective study of vocal disorders uses spectrograph. Bulletin of Universities and Institutes 2004; 2: 35-46
• 10 Kent RD, Read C. Acoustic Analysis of Speech. 2^nd Edition . NY, USA: Delmar, Cengage Learning; 2002
• 11 Isshiki N, Yanagihara N, Morimoto M. Approach to the objective diagnosis of hoarseness. Folia Phoniat 1966; 18: 393-400
• 12 Titze I. Workshop on acoustic voice analysis: Summary statement. National Center for Voice and Speech; Denver, CO: 1995: 18-23
• 13 Sprecher A, Olszewski A, Jiang JJ, Zhang Y. Updating signal typing in voice: addition of type 4 signals. J Acoust Soc Am 2010; 127: 3710-3716
• 14 Hirano M. Psycho-acoustic evaluation of voice. In: Arnold GE, Winckel F, Wyke BD. (eds.) Disorders of Human Communication 5. Clinical Examination of Voice. Vienna, Austria: Springer-Verlag; 1981: 81-84
• 15 Federal Agency for Medicines and Health Products, and Belgian Advisory Committee on Bioethics. Guide for non-interventional studies. Brussels 2007
• 16 Boersma P, Weenink D (o J) Praat: Doing Phonetics by Computer. [computer program]. (Version 5.3.57). Institute of Phonetic Sciences; Amsterdam, The Netherlands: http://www.praat.org Zugegriffen: October 2013
• 17 Deliyski DD, Shaw HS, Evans MK. Adverse effects of environmental noise on acoustic voice quality measurements. J Voice 2005; 19: 15-28
• 18 Deliyski DD, Shaw HS, Evans MK, Vesselinov R. Regression tree approach to studying factors influencing acoustic voice analysis. Folia Phoniatr Logop 2006; 58: 274-288
• 19 Kreiman J, Gerratt BR, Kempster GB, Erman A, Berke GS. Perceptual evaluation of voice quality: review, tutorial, and a framework for future research. J Speech Lang Hear Res 1993; 36: 21-40
• 20 Everitt BS. The Cambridge Dictionary of Statistics. 2^nd Edition NY, USA: Cambridge University Press; 2002
• 21 Fleiss JL. Measuring nominal scale agreement among many raters. Psychological Bulletin 1971; 76: 378-382
• 22 Landis JR, Koch GG. The measurement of observer agreement for categorical data. Biometrics 1977; 33: 159-174
• 23 Van Belle S. Agreement between raters and groups of raters. Unpublished doctoral dissertation, Univeristy of Liège, Liège, Belgium 2009
• 24 Portney LG, Watkins MP. Foundations of clinical research: applications to practice. 2^nd Edition NJ, USA: Prentice Hall, Englewood Cliff; 2000
• 25 Bele IV. Reliability in perceptual analysis of voice quality. J Voice 2005; 19: 555-573
• 26 Martens JW, Versnel H, Dejonckere PH. The effect of visible speech in the perceptual rating of pathological voices. Arch Otolaryngol Head Neck Surg 2007; 133: 178-185
• 27 Núñez-Batalla F, Díaz-Molina JP, García-López I, Moreno-Méndez A, Costales-Marcos M, Moreno-Galindo C, Martínez-Camblor P. The effect of anchor voices and visible speech in training in the GRABS scale of perceptual evaluation of dysphonia. Acta Otorrinolaringol Esp 2012; 63: 173-179