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Messung der subjektiven Höranstrengung: „ACALES“ – ein neues Verfahren für die Hörakustik

Was ist Höranstrengung und wie kann man diese messen?

Seit vielen Jahren wird in wissenschaftlichen Kreisen über die Höranstrengung diskutiert. Gemeint ist damit die Tatsache, dass Gespräche in geselliger Umgebung, wie z.B. in einem Café als anstrengender empfunden werden als in einer ruhigen Umgebung, obwohl das meiste verstanden werden kann. Um trotz der Hintergrundgeräusche alles verstehen zu können, ist eine erhöhte Konzentration notwendig. Dies ist sowohl für gut hörende Personen als auch für Hörgeschädigte der Fall. In den meisten Situationen, in denen Personen zwar weitgehend alles verstehen, jedoch von einer erhöhten Höranstrengung sprechen, ist die Sprachlautstärke höher als die Lautstärke der Umgebungsgeräusche. Die dafür typischen Hörsituationen weisen einen positiven Signal-Rausch-Abstand (SNR) zwischen +5 und +15 dB auf. Obwohl in diesen positiven SNR-Bereichen eine hohe individuelle Sprachverständlichkeit erreicht werden kann, berichten vor allem hörgeschädigte Personen, dass es einer erhöhten Anstrengung bedarf, diese Sprache zu verstehen.
Für Betroffene spielt die Höranstrengung eine wichtige Rolle und ist u.a. eine Ursache, warum sich unversorgte Schwerhörige aus dem gesellschaftlichen Leben zurückziehen. Doch auch für versorgte Schwerhörige ist die Höranstrengung von großer Bedeutung, da diese bei verschiedenen Hörsystemen und Einstellungen unterschiedlich sein kann und so zusätzlich zu einer Differenzierung im Auswahlprozess beiträgt.

In der Wissenschaft wurden sowohl objektive als auch subjektive Verfahren entwickelt, um die Höranstrengung zu erfassen. Zu den objektiven Verfahren zählen neben, physiologische Verfahren, wie die Messung von alpha-Wellen im Gehirn (EEG Messungen) und die Bestimmung der Veränderung der Pupillenweite (Pupillometrie), auch die sogenannten Dual- Task Paradigmen, bei denen parallel zur Höraufgabe kognitive Tests durchgeführt werden. Auch die Absonderung von Stresshormonen wie Cortisol wird zur Messung der Höranstrengung herangezogen. Sie wird kumulativ auch als Erschöpfung („Fatigue“), als Folge immer wiederkehrender Anstrengung, am Ende eines Tages gemessen.
Da diese Verfahren mit einem großen Messaufwand verbunden sind, wurden in den vergangenen Jahren subjektive Verfahren entwickelt, um die Höranstrengung möglichst praxisnah zu ermitteln. Diese Verfahren arbeiten vor allem mit Skalen und Fragebögen. So kann man z.B. die Höranstrengung im Alltag mit verschiedenen Abstufungsskalen bewerten lassen oder mittels Fragebögen die Gesamtsituation vor und nach einer Hörsystemversorgung erfassen.
Diese Verfahren sind zwar schnell und flexibel einsetzbar, dafür aber nicht sensitiv genug, um kleinere Effekte, wie beispielsweise zwischen unterschiedlichen Hörsystemen oder verschiedenen Einstellungen von Hörsystemen zu zeigen.
Bislang gab es also kein Verfahren, mit dem ein Hörakustiker die Höranstrengung schnell und ohne zusätzliches Equipment valide und reproduzierbar im beruflichen Alltag messen konnte.

Ein neues Verfahren: Adaptive kategoriale Höranstrengungsskalierung (ACALES)

Die Oldenburger Forschergruppe um Melanie Krüger und Michael Schulte, arbeiten seit einigen Jahren an der Skalierungsmethode – „ACALES: Adaptive CAtegorical Listening Effort Scaling – zur Erfassung der subjektiven Höranstrengung. Dieses Verfahren ist als Messinstrument für den Alltag von Hörakustikern einsatzbereit.
Bei der Messung der subjektiven Höranstrengung bewertet der Kunde anhand einer 14-stufigen Skala von „mühelos“ bis „extrem anstrengend“ mit der Zusatzkategorie „nur Störgeräusch“ wie anstrengend es ist, einem Sprecher im Störgeräusch zu folgen. Während der Messung werden dem Kunden hintereinander zwei Sätze des Oldenburger Satztests in einem Hintergrundgeräusch präsentiert.

Abbildung 1: Die Kunden bewerten die subjektiv wahrgenommene Höranstrengung auf einer 14-stufigen Skala von „mühelos“ bis „extrem anstrengend“ mit der Zusatzkategorie „nur Störgeräusch“ selbstständig. Dabei kann ein separates Tablet oder Smartphone genutzt werden, welches mittels Bluetooth angebunden ist.

 

Basierend auf der individuellen Unbehaglichkeitsschwelle des Kunden kann der Hörakustiker den maximalen Darbietungspegel einstellen. Ebenfalls ist es möglich den Startpegel des Sprachmaterials individuell zu wählen (voreingestellt sind 65 dB). Dabei ist es für die Vergleichbarkeit der Ergebnisse am Ende wichtig, den Startpegel für alle Messungen identisch einzustellen. Nach einer schriftlichen Instruktion findet ein kurzes Training statt, bei dem der Kunde den Ablauf des Messverfahrens und das Hintergrundgeräusch kennenlernt. Die Trainingsdauer hängt vom Antwortverhalten des Kunden ab und dauert zwischen 30 Sekunden und 2 Minuten.
Das Besondere an dem adaptiven Messverfahren ist die automatische individuelle Berechnung der zu testenden Pegelvariationen (SNR), die durch die veränderten Verhältnisse von Sprachlautstärke zu Lautstärke der Umgebungsgeräusche erzeugt werden.
Basierend auf der vorherigen Bewertung der wahrgenommenen Höranstrengung wird der SNR neu berechnet und es entstehen unterschiedlich anstrengende Hörsituationen, die dem Alltag nachempfunden sind.
Das Ergebnis der Messung ist eine Höranstrengungsfunktion, die den individuellen SNR-Bereich für „mühelos“ bis „extrem anstrengend“ umfasst.
Da ACALES einen Vergleich der Höranstrengung von unterschiedlichen Hörsystemen und sogar von verschiedenen Algorithmen eines Hörsystems ermöglicht, aber auch die Entwicklung der Höranstrengung über die Zeit verdeutlichen kann, lassen sich die Ergebnisse von insgesamt bis zu vier Messungen übersichtlich in einer Graphik darstellen. Dabei kann aus verschiedenen Darstellungen gewählt werden, und zwar Darstellung der Höranstrengung 1.) über alle Hörsituationen, 2.) für schwierige und einfache Hörsituationen (optimal für Kunden geeignet) und 3.) die detaillierten Ergebnisse für den audiologischen Experten und interessierten Kunden, vgl. Abbildung 2 mit einem Beispiel für eine Referenzmessung (unversorgt) und eine Messung mit Hörgerät A.

Abbildung 2: Oben zu sehen die Kundenmodi einmal für alle Hörbedingungen und getrennt nach schwierigen Hörsituationen sowie der Expertenmodus, für audiologische Experten und interessierte Kunden.

 

Mit Hilfe von ACALES kann der Hörakustiker dem Kunden einfach und nachvollziehbar den Einfluss einer Hörsystemversorgung oder einer Feinanpassung präsentieren. Dabei eignet sich die Messung der subjektiven Höranstrengung insbesondere dann, wenn Sprachverständlichkeitsmessungen keine Unterschiede zwischen den Hörsystemen aufzeigen können oder das Maximum von 100% Sprachverstehen erreicht wurde.

 

Fallbeispiele aus dem Alltag

Für die Verwendung des Verfahrens im Alltag, möchten wir gerne anhand von drei Fallbeispielen, den Einsatzbereich und die Praxistauglichkeit erläutern.

 

Einfluss einer Hörgeräteversorgung auf die Höranstrengung
Dieser Kunde ist zum Zeitpunkt der Messung 78 Jahre alt und trägt seit 11 Jahren Hörsysteme. Er hat einen moderaten Hörverlust. Durch die Hörsystemversorgung hat er eine Verbesserung im Sprachverstehen im Oldenburger Satztest von -1,7 dB SNR (SRT). Nicht nur bei der Sprachverständlichkeit zeigt sich der positive Effekt der Hörsystemversorgung, sondern auch bei der subjektiven Höranstrengungsmessung. Durch die Versorgung wird die Höranstrengung über den gesamten SNR-Bereich z.T. sehr deutlich reduziert. Schauen wir uns einmal den SNR von 4.5 dB an. In dieser Hörsituation wird die subjektive Höranstrengung im versorgten Zustand als „mühelos“ empfunden, ohne Hörsysteme jedoch mit fast 5 ESCU (Effort Scaling Categorical unit), was einer Höranstrengung von „wenig anstrengend“ entspricht.

Abbildung 3: Fallbeispiel für einen Vergleich einer versorgten und unversorgten Messung. Bei der Ergebnisdarstellung handelt es sich um einen Auszug aus einer wissenschaftlichen Studie.

 

Vergleich von verschiedenen Hörsystemen und Komfortfunktionen
Dieser Kunde ist zum Messzeitpunkt 67 Jahre alt und ist seit zwei Jahren mit Hörsystemen versorgt und hat einen moderaten Hörverlust. Er testet zwei verschiedene Hörsysteme, bei denen das Ergebnis nach der Messung der Sprachverständlichkeit nahezu identisch ist (Hörgerät A: SRT -7,9 dB SNR; Hörgeräte B: SRT -7,8 dB SNR.
Für die Messung der individuellen Höranstrengung wurde die Sprache frontal und das Hintergrundgeräusch von schräg hinten (135°) präsentiert. Zur Simulation einer Gesprächssituation wurde ein sprachsimulierendes Hintergrundgeräusch verwendet.
Die Abbildung zeigt, dass sich die subjektiv wahrgenommene Höranstrengung mit den beiden Hörsystemen sichtbar unterscheidet und der Kunde weniger Höranstrengung mit Hörgerät B wahrnimmt. Je nach SNR-Bereich wird die Höranstrengung um bis zu drei Bewertungskategorien reduziert. Dies bedeutet, dass der Kunde / Patient durch das Tragen des Hörgerät B eine geringere Höranstrengung über den Tag verteilt ausgesetzt ist und demnach die kumulierte Anstrengung am Ende des Tages geringer ist.

Abbildung 4: Fallbeispiel für den Vergleich von zwei Hörsystemen. Bei der Ergebnisdarstellung handelt es sich um einen Auszug aus einer wissenschaftlichen Studie.

 

Im Verlauf der Anpassung bei Cochlea Implantaten und Hörsystemen
Das dritte Fallbeispiel veranschaulicht, dass sich die Höranstrengungsmessung auch für Cochlea-Impantatträger eignet. Diese Patientin wurde in der Universitäts- HNO-Kllink Oldenburg von Direktor Prof. Dr. Radeloff implantiert und im Rahmen einer Longitudinalstudie begleitet. Sie ist zum Zeitpunkt der Implantation 70 Jahre alt und hatte auf dem linken und rechten Ohr seit vielen Jahren eine Schwerhörigkeit und hat ein Cochlea-Implantat auf dem rechten Ohr bekommen. Die folgende Darstellung zeigt die Veränderungen der individuellen Höranstrengungsfunktion zu verschiedenen Zeitpunkten vor und nach der Operation.
Die dunkle gestrichelte Höranstrengungskurve zeigt, wie die Höranstrengung vor der CI-Implantation mit beidohriger Hörgeräteversorgung bewertet wird. Dabei ist zu berücksichtigen, dass aufgrund der unzureichenden Versorgung die Signale leiser wahrgenommen werden. Direkt nach der Ersteinstellung des Cis wird die ACALES-Messung wiederholt. Dabei wird deutlich, dass die subjektive Höranstrengung deutlich angestiegen ist. Aufgrund der neuen Schallwahrnehmung nicht verwunderlich. Es ist interessant zu sehen, dass die Höranstrengung bereits nach drei Monaten reduziert ist. Erwartungsvoll warten wir nun, wie sich die Höranstrengung nach sechs, neun und zwölf Monaten weiter verändert.

Abbildung 5: Fallbeispiel für die Messung der Höranstrengung bei einer Patientin zu verschiedenen Zeitpunkten einer CI-Versorgung. Bei der Ergebnisdarstellung handelt es sich um einen Auszug aus einer wissenschaftlichen Studie.

 

Resümee

Das Messverfahrens ACALES ermöglicht es die mentale ‚Hörlast‘ oder den Höraufwand zu messen, den eine Person aufwenden muss, um Sprache im Störgeräusch zu verstehen. Es handelt sich hierbei um eine zusätzliche Dimension neben der Sprachverständlichkeit.

Zum einen können Unterschiede in der wahrgenommenen Höranstrengung mit und ohne Hörgeräteversorgung gezeigt werden. Dies ermöglicht es dem Nutzer den Einfluss der Hörgeräteversorgung auf die subjektiv wahrgenommene Höranstrengung zu demonstrieren und dies zur Höraufklärung zu verwenden. Mithilfe von ACALES bewertet der Kunde/Patient sowohl alltagsrelevante als auch herausfordernde Hörsituationen. Des Weiteren kann der subjektive Mehrwert von Komfortfeatures, wie Störgeräuschalgorithmen oder Richtmikrofonen, gemessen werden. Anhand der Auswertung kann der Hörakustiker messtechnisch ermitteln, mit welchen Hörsystemen Betroffene nicht nur am besten verstehen, sondern auch am leichtesten hören können. Gleichzeitig wird durch die Visualisierung der persönlichen Höranstrengung dem Betroffenen in der Findungsphase eine wichtige Entscheidungshilfe zur Wahl des Hörsystems mit der geringsten Höranstrengung geboten. Das Verfahren erweitert den Anpassprozess um die Komponente des subjektiven Alltagsnutzens und bietet somit eine Unterstützung der Kundenberatung auf individueller Ebene.

Ein weiterer Einsatzbereich ist die Dokumentation des Gewöhnungseffektes an Hörgeräte über die Zeit oder der Rehabilitationsprozess nach einer Cochlea-Implantat-Operation, in dem die subjektive Höranstrengung in regelmäßigen Abständen ermittelt wird.

Die Erfassung der individuellen Höranstrengung mit ACALES kann die klassischen Sprachtests um eine Komponente des subjektiven Alltagsnutzens ergänzen.

Weiterführende Literatur

Krueger, M., Schulte, M., Brand, T., & Holube, I. (2017). Development of an adaptive scaling method for subjective listening effort. The Journal of the Acoustical Society of America, 141(6), 4680-4693.

Krueger, M., Schulte, M., Zokoll, M. A., Wagener, K. C., Meis, M., Brand, T., & Holube, I. (2017). Relation between listening effort and speech intelligibility in noise. American journal of audiology, 26(3S), 378-392.

Krüger, M., Schulte, M. , Holube, I (2015). Entwicklung einer adaptiven Skalierungsmethode zur Ermittlung der subjektiven Höranstrengung. 18. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Audiologie, Bochum.

Krüger, M., Korte, J., Schulte, M. , Holube, I (2016). Evaluation einer adaptiven Skalierungsmethode zur Ermittlung der subjektiven Höranstrengung für schwerhörige Versuchspersonen. 19. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Audiologie, Hannover.

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