Perception of Synthetic Sounds by Cochlear Implant Users

Die Anzahl der mit einem Cochlea-Implantat versorgten Patienten stieg an der HNO-Universitätsklinik Würzburg in den letzten Jahren kontinuierlich. Diese Entwicklung wurde wesentlich durch die Einführung der CIS-Strategie, die den Patienten ein deutlich besseres Sprachverständnis ermöglichte, gefördert. Nach wie vor ist es jedoch schwierig und zeitaufwändig, das CI individuell so anzupassen, dass sich daraus für den Patienten ein optimaler Nutzen ergibt. Nicht zuletzt wird die Anpassung eines Cochlea-Implantats dadurch erschwert, dass der deutschen Sprache Ausdrucksmittel fehlen, die es erlauben, Höreindrücke präzise zu beschreiben. Bisher war es bei der Anpassung des MED-EL-Systems üblich, die Einstellungen des Herstellers für die Bandpassfilter ohne Veränderung zu übernehmen. In der vorliegenden Arbeit wird ein Ansatz verfolgt, der eine weitgehend automatische, vom Audiologen unabhängige Anpassung auch der Bandpassfilter an die speziellen Gegebenheiten des Patienten ermöglichen soll. Dazu wurden fünf Cochlea-Implantat-Patienten synthetisch erzeugte Vokale vorgespielt. Die Frequenz der ersten Formanten F1 wurde, ausgehend von der an Normalhörenden bestimmten Referenzfrequenz, für jeden Vokal gezielt variiert. Die auf diese Weise unterschiedlich synthetisierten Vokale wurden von den Patienten hinsichtlich ihrer "Güte" in Form von Schulnoten von eins bis sechs bewertet. Gleichzeitig war in dem abgegebenen Urteil auch kodiert worden, welcher Vokal gehört worden war. Aus beiden Informationen wurde eine Punkteskala konstruiert. Auf dieser Skala variieren die Bewertungspunkte von -5 bis +5. Alle Auswertungen basieren auf dieser Skala. Die Abhängigkeit der Bewertungspunkte von der benutzen Synthesefrequenz wurde mit einer Bewertungsfunktion beschrieben, die an die Messwerte angepasst wurde. Über das Maximum dieser Funktion wurde auf die optimale Synthesefrequenz für den tieffrequenten Formanten F1 des entsprechenden Vokals geschlossen. Durch Vergleich mit den an den Normalhörenden gewonnen Referenzfrequenzen konnten Fehlanpassungen erkannt und korrigiert werden. Im Einzelnen wurden aus den Daten folgende Schlussfolgerungen gezogen: a) Die Korrektur der Frequenzzuordnung der Bandpässe im Sprachprozessor führte zu einer besseren Bewertung der Zielvokale bei der Referenzfrequenz. b) Durch die Korrektur verschob sich das Maximum der Bewertungsfunktion wie erwartet in Richtung der Referenzfrequenz. c) Nach der Korrektur zeigte sich ein Trend zu einer besseren Bewertung aller Vokale. d) Die Verteilung der Falschurteile änderte sich wie erwartet mit der geänderten Prozessoranpassung. e) In den Daten zeigte sich, dass die Urteile der CI-Patienten und der hörgesunden Probanden abhängig vom vorgespielten Vokal in unterschiedlicher Weise mit der Synthesefrequenz variieren. Daraus wurde ein "Empfindlichkeitsmaß" abgeleitet.The number of patients receiving a cochlear implant at the Department of Otorhinolaryngology, University of Wuerzburg has continuously increased within the last years. This development was mainly driven forward through the introduction of the CIS-Strategy, which offers a considerably better speech perception for the patients. However, fitting the speech processor is still difficult and time-consuming to achieve an optimal result. This is also due to the German language, which has a lack of precise phrases to describe a listening experience. So far, while adjusting the MED-EL-System the factory setting of the band-pass filters usually has not been changed. The dissertation on hand shows an approach to perform an individual fitting of the band-pass filters which is mostly automatic and not dependent on the work by the audiologist. For this purpose, synthetic vowels were played to five Cochlear Implant recipi-nts. The frequency of the first formant F1 of each vowel was specifically changed, based on "referring-frequencies", obtained before in tests with people with average hearing. Those differently synthesized vowels had to be rated by the patients with marks from one to six; one being the best. It was also recorded, which vowel had been heard. This information was used to generate a point-system with values ranging from -5 to +5, whereupon all analysis is based. Depending on the synthesized frequency of F1, the values served to construct a function. Its maximum was an indicator to get the optimum frequency of F1 for the concerning vowel. In comparison with the "referring-frequencies", a deficient fitting could be identified and corrected. The following conclusions were drawn: a) The correction of the band-pass filters caused better ratings concerning the examined vowel. b) After the correction the function’s maximum moved to the expected direction, closer to the unchanged frequency. c) There was a trend, that also all other vowels achieved better ratings after the correction. d) The arrangement of vowels, which were heard incorrect, changed as expected after the adjustment. e) Comparing the people without impaired hearing with the test people showed a considerable difference concerning the rating, when the synthesized frequency was varied. From this was deduced an "amount of sensibility"