Utvärdering och jämförelse av de akustiska egenskaperna hos sex

UMEÅ UNIVERSITET Institutionen för klinisk vetenskap Enheten för logopedi

37 Utvärdering och jämförelse av de akustiska egenskaperna hos sex röstförstärkare Andreas Lind

Examensarbete i logopedi, 20 p Höstterminen 2006 Handledare: Jan van Doorn Anders Asplund

Abstrakt Bakgrund. Röstförstärkare är ett medicinskt hjälpmedel som förstärker en svag röst till högre samtalsnivå. Det finns många olika modeller och varianter och de som skriver ut dem vet inte alltid vilken modell som är bäst. Mål. Denna studie syftade till att undersöka vilken av några på marknaden tillgängliga röstförstärkare som en naiv lyssnargrupp tycker låter bäst. Dessutom utfördes en akustisk analys för att utröna vilka akustiska egenskaper som enligt lyssnargruppen bör eftersträvas. Metod. En testmening spelades in i två varianter, med full röst och viskande röst. Dessa inspelningar spelades genom sex olika röstförstärkare. Sedan ställdes dessa inspelningar mot varandra två och två i ett forced choice-lyssnartest. På så sätt rangordnades de olika röstförstärkarna efter hur bra de enligt lyssnargruppen lät. Akustisk analys gjordes med hjälp av dataprogrammet Soundswell. Resultat. Signifikanta skillnader förelåg i lyssnargruppens uppfattning av de olika röstförstärkare. Skillnaderna i lyssnarnas bedömning var större för full röst än viskande röst. Samma röstförstärkare bedömdes bäst i båda fallen. Denna röstförstärkare gav en jämn förstärkning utan markanta toppar eller dalar i frekvensåtergivningen. Vissa röstförstärkare rangordnades olika mellan de olika rösttyperna. Slutsatser. Det tycks finnas skillnader i hur positivt en naiv lyssnargrupp uppfattar de akustiska egenskaperna hos röstförstärkarna. De akustiska egenskaper som verkar föredras är en jämn förstärkning över hela frekvensregistret från 0 – 14 000 Hz. Vissa röstförstärkare kan lämpa sig olika bra beroende på brukarens rösttyp.

ii

Etisk prövning Detta forskningsprojekt har utfärdats i enlighet med grundläggande etiska principer för att skydda försökspersonerna i forskningen. Forskningsplanen begrundades för försäkran om att grundläggande etiska forskningsprinciper upprätthölls, särskilt att: •

Forskningen kunde förväntas göra ett bidrag till ökad kunskap och att den baserades på studier av relevant aktuell litteratur och kunskapsbas.

•

Forskningen utfördes och handleddes av personer med erfarenhet, kvalifikationer och kompetens tillräcklig för studien i fråga.

•

Respekt för integritet och välmående för försökspersonerna upprätthölls.

•

Deltagandet i studien skedde på helt frivillig basis och rekryterandet av försökspersonerna skedde på lämpligt sätt.

•

Försökspersonerna informerades om syftet med studien, att deltagandet var frivilligt och att de utan följder kunde dra sig ur studien om de så önskade. De informerades även om att de måste ge sitt skriftliga medgivande och att anonymitet försäkrades.

•

Forskningsdata förvarades på ett sådant sätt att anonymitet försäkrades och data var endast tillgänglig för de forskningsansvariga.

•

Användandet av forskningsdata krävde tillåtelse från handledare och avidentifierades före användning i forskning. Efter slutförd studie arkiverades rådata på institutionen ansvarig för forskningen.

iii

Tack till Jan van Doorn för vägledning och uppmuntrande ord längs vägen. Anders Asplund för filhantering, tekniskt kunnande och gott sällskap. Ni klasskamrater som fungerat som bollplank åt ensamseglaren. Vänner, bekanta och främlingar som genomfört lyssnartestet, trots risk för mardrömmar med väsande röster och förskjutna genusperspektiv. (låt mamma fixa staketet nästa gång!)

iv

Innehållsförteckning Inledning ........................................................................................... s. 1 Bakgrund .......................................................................................... s. 1 -Hjälpmedel ................................................................................. s. 1 -Röstförstärkare .......................................................................... s. 2 Syfte ................................................................................................. s. 4 Metod ............................................................................................... -Talmaterial ................................................................................. -Inspelning ................................................................................... -Lyssningsskivan .......................................................................... -Lyssnargrupp ............................................................................. -Procedur .................................................................................... -Dataanalys ................................................................................. -Data ....................................................................................... -Akustisk analys ...................................................................... -Reliabilitet ..................................................................................

s. 4 s. 4 s. 5 s. 6 s. 6 s. 6 s. 6 s. 6 s. 6 s. 7

Resultat ............................................................................................. s. 7 -Lyssnartest ................................................................................. s. 7 -Akustisk analys ........................................................................... s. 8 Diskussion ........................................................................................ s. 12 Slutsatser .......................................................................................... s. 13 Referenser ......................................................................................... s. 14 Bilagor: 1. MMXT-2 ...................................................................................... 2. Flexital-2 ...................................................................................... 3. MMT-4 ......................................................................................... 4. Chattervox .................................................................................... 5. Falck 1003 & Falck 1005 ............................................................. 6. Lyssnarblankett ............................................................................

s. I s. II s. III s. IV s. V s. VI

v

Inledning Hjälpmedel är en del av behandlingen av kommunikationsstörningar och hela den samlade vårdinsatsen. Därför ställs samma krav på god och effektiv vård baserad på vetenskap och beprövad erfarenhet inom detta område som all övrig vårdverksamhet. Logopeder svarar för eller tar del i utskrivandet av hjälpmedel till vissa patientgrupper, främst inom habiliteringsområdet, men också inom rehabilitering. Till den kategorin hör det för denna undersökning aktuella hjälpmedlet röstförstärkare. Det finns många olika typer av röstförstärkare av olika fabrikat. Detta kan göra att man som ansvarig tilldelare av dessa inte vet vilken modell som är bäst. Därför har man från Dataresurscentrum inom Västerbottens läns landsting efterlyst en studie som undersöker och jämför olika typer av röstförstärkare för att se om det finns anledning att välja någon modell framför en annan, och i så fall vilka egenskaper som är viktiga att prioritera.

Bakgrund Hjälpmedel1 Väl fungerande hjälpmedel är en viktig förutsättning i det dagliga livet för personer med funktionshinder. Vissa hjälpmedel förskrivs inom hälso- och sjukvården medan erhålls på andra sätt t ex via lagen (1962:381) om allmän försäkring (AFL). Sjukvårdshuvudmännens, dvs landstingens och kommunernas skyldighet att tillhandahålla hjälpmedel till personer med funktionshinder fastställs i hälso- och sjukvårdslagen, (1982:763; HSL). Krav på medicintekniska produkter som används inom vården och hur dessa produkter ska hanteras fastställs i lagen (1993:584) om medicintekniska produkter och i de föreskrifter som Socialstyrelsen och Läkemedelsverket utfärdat inom området. Dessutom är det upp till varje sjukvårdshuvudman att genom lokala beslut tolka och komplettera lagens övergripande mål och skyldigheter. Därför kan de styrande dokumenten och hjälpmedelsutbuden variera beroende på var i landet man bor. På nationellt plan finns Hjälpmedelsinstitutet (HI) för utbildning, utprovning, upphandling, forskning och information kring hjälpmedel. Det finns ingen formellt fastställd definition av begreppet hjälpmedel för funktionshindrade personer. Däremot finns bestämmelser som reglerar tillhandahållandet av hjälpmedelsinsatserna. Den 1 januari 1994 trädde en handikappreform i kraft där det framgår att landstingens och kommunernas skyldighet enligt HSL omfattar hjälpmedel som fordras för att den enskilde själv eller med hjälp av någon ska kunna: • • • • • • • •

tillgodose personliga behov förflytta sig fungera i hemmet och närmiljön orientera sig sköta vardagslivets rutiner i hemmet gå i skolan delta i normala fritids- och rekreationsaktiviteter kommunicera med omvärlden

Medicinteknisk produkt definieras i lagen (1993:584 om medicintekniska produkter som en produkt som enligt tillverkarens uppgift ska användas för att

1

• • •

”påvisa, förebygga, övervaka, behandla eller lindra en sjukdom” (ex. ventilatorer) ”påvisa, övervaka, behandla, lindra eller kompensera en skada eller ett funktionshinder” (ex. rullstolar, hörapparater eller röstförstärkare) ”undersöka, ändra eller ersätta anatomin eller en fysiologisk process” (ex. proteser eller röstgeneratorer)

Behörigheten att förskriva hjälpmedel är inte reglerad i lag eller annan författning. I många landsting och kommuner utfärdas dock rekommendationer om vilka yrkesgrupper som har förutsättningar att förskriva hjälpmedel. I Socialstyrelsens föreskrifter och allmänna råd, SOSFS 2001:12, Användning och egentillverkning av medicintekniska produkter i hälso- och sjukvården, anges att: ”Den som förskriver en medicinteknisk produkt ansvarar för att produkten är lämplig samt att brukaren kan använda och hantera den på ett lämpligt sätt”. Med brukare avses: ”en patient till vilken hälso- och sjukvården förskrivit en medicinteknisk produkt som patienten själv ska använda. Vad som anges om brukare gäller också i tillämpliga delar om en assistent, en anhörig eller någon annan person använder produkten på patienten.” I förskrivningsprocessen deltar ofta flera befattningshavare men det är en namngiven befattningshavare som är förskrivare. I valet av lämplig specifik produkt ingår att prova ut, anpassa och välja hjälpmedel. Röstförstärkare En röstförstärkare är en apparat som förstärker en svag röst till normal samtalsnivå. Det kan inte göra ett otydligt tal tydligare utan ger enbart förstärkning och alltså en högre volym. Ett användningsområde för en sådan apparat är som tekniskt hjälpmedel. Röstförstärkaren minskar belastningen på stämbanden2 och kan bidra till ett aktivt deltagande i skola, arbete, hem och fritid. Den funktionella enheten består av en mikrofon som placeras nära ljudkällan (brukarens mun), en förstärkare och en högtalare (se exempel i figur 1). Förstärkare och högtalare är ofta integrerade i en och samma enhet. Beroende på hur förstärkaren är utformad kan brukaren antingen bära förstärkare och högtalare på sig eller ställa den på rullstol eller någonstans i rummet. Bild: Andreas Lind

Figur 1 Schematisk skiss över en röstförstärkare. Röstförstärkarens uppgift är alltså att förstärka talsignalen. Talsignalen består av ett helt spektrum av ljudfrekvenser. Det som avgör vilket språkljud vi uppfattar i en talsignal är vid vilka frekvenser det förekommer energi (deltoner) och skillnaderna mellan dessa i intensitet. Språkljuden är alltså vad man kallar sammansatta ljud. Sammansatta ljud kan vara antingen 2

periodiska eller operiodiska. En väl fungerande röst producerar periodiska ljud, medan en viskning är ett exempel på ett operiodiskt ljud. Förenklat kan man säga att vokaler består av ett antal formanter vid vissa frekvenser (som produceras när ljudet från röstkällan, alltså stämbanden passerar genom talröret). Den lägsta deltonen (grundton) är den som avgör vilket tonläge vi uppfattar hos rösten. Vilken vokal som hörs bestäms av övriga förstärkta deltoner (formanter). Konsonanter, som egentligen är ett samlingsnamn för en grupp akustiska fenomen (ex.: frikativor, ocklusioner, transienter etc.) utgörs av operiodiska ingredienser som brusljud och pulsljud som uppfattas som väsande resp. knäppande ljud, medan de periodiska ljuden uppfattas som klanger. I en viskande röst kan man observera samma förhållande mellan hög- och lågintensiva frekvensområden som hos en full röst, men skillnaden mellan dessa är betydligt mindre. Ljudenergin är dessutom fördelad över ett bredare spektrum och högre frekvenser än en normal talröst vars viktigaste deltoner ligger mellan 0 och 1000 Hz. Röstförstärkarens mikrofon transformerar den akustiska talsignalen till en elektrisk signal. Det är denna elektriska signal som förstärks i förstärkaren och sedan återges i högtalaren. När signalen passerar genom mikrofon och högtalare kommer den akustiska signalen påverkas av dessas egenskaper3. Därför får man aldrig en helt identisk signal ut som den som gick in. Förstärkningen kan variera mer eller mindre över frekvensspektrat. Kriterierna för att bli tillskriven en röstförstärkare som medicinskt hjälpmedel varierar något mellan olika vårdgivare, men i princip handlar det alltid om att rösten är för svag för att man ska kunna ha ett normalt samtal med en eller flera personer. Vanligtvis förekommer det i samband med någon neurologisk sjukdom (som Parkinsons sjukdom, ALS, MS etc.) och organiska eller funktionella röststörningar. Inte lika frekvent förekommande, men bevisat effektivt är också att man skriver ut det som behandlande och/eller förebyggande hjälpmedel till personer med särskilt röstbelastande yrken, exempelvis lärare4. De krav som Hjälpmedelsinstitutet ställer på sina hjälpmedel handlar om produktsäkerhet, hållbarhet, miljöskadlighet, användbarhet, service etc. Detta ger utrymme för vissa variationer. I fallet med röstförstärkare är exempelvis inte de akustiska egenskaperna hårt reglerade. Vid framtagandet av en röstförstärkare har utvecklaren många faktorer att ta hänsyn till utöver Hjälpmedelsinstitutets grundkrav. Det kan röra utseende, storlek, akustiska egenskaper m.m. Alla dessa egenskaper blir också något som den utskrivande befattningshavaren måste ta hänsyn till när en specifik produkt ska väljas ut till varje enskild brukare. I denna studie ligger fokus på de akustiska egenskaperna och det finns goda skäl att tro att de spelar stor roll för hur bra hjälpmedel röstförstärkaren faktiskt är. Det finns ingen röstförstärkare som bara förstärker talsignalen, utan kraven på hanterbar storlek och rimliga kostnader gör att de system som används även förvränger signalen på ett eller annat sätt, vilket resulterar i att de låter olika, mer eller mindre naturligt (dvs likt ljudkällan). Det som framförallt skiljer de flesta röstförstärkarna åt är högtalarna. För att en röstförstärkare ska kunna bäras av brukaren måste högtalarens storlek anpassas efter detta, medan en fast modell som monteras på rullstol eller ställs på ett bord i rummet inte begränsas på samma sätt utan kan väga mer och ta större plats. Det är rimligt att det som i högst grad påverkar de akustiska egenskaperna är utformningen av högtalaren eftersom det är här vi ser störst variation. Ju större högtalarelement man använder desto lägre frekvenser kan man återge, medan ett mindre högtalarelement bättre återger höga frekvenser5. Med en större högtalarlåda borde man därför kunna anpassa högtalarens membran specifikt med avseende på att återge en röst på bästa sätt. Och följaktligen begränsas dessa möjligheter om kraven i första hand ställs på en liten och smidig konstruktion. Många studier6,7,8,9 visar att vår uppfattning av en person vi möter påverkas av hur rösten låter. Bland annat har det visat att talare med en avvikande röst tillskrivs fler negativa personliga egenskaper än en talare med normal röst. Man har funnit att de uppfattats av lyssnare som mindre trevliga och inte lika attraktiva, mindre intelligenta och mindre ärliga än

3

talare med normal röst. Även om lyssnaren är informerad om orsaken till röststörningen tillskrivs talaren dessa negativa egenskaper. Litteraturen ger inte något svar på frågan om samma sak gäller för en talare med spektralt förvrängd talsignal som är fallet vid brukandet av talförstärkare. Det finns situationer då man kan tänka sig att så inte bör vara fallet, exempelvis i ett telefonsamtal där rösterna utsätts för en spektral förvrängning. Men då handlar det om en ömsesidig situation under former som båda parter är van vid och förberedd på. I fallet med röstförstärkare föreligger en ”röstavvikelse” vid situationer då man vanligtvis inte förväntar sig en sådan. Därför kan det vara rimligt att anta att en röst som låter förvrängd eller på annat sätt avvikande pga en röstförstärkare ger samma negativa effekt på lyssnarens uppfattning. Det skulle också motivera varför man vill eftersträva ett så gott ljud som möjligt i en röstförstärkare.

Syfte Denna studie syftar till att undersöka vilken eller vilka av sex av Hjälpmedelsinstitutet godkända röstförstärkare som av en naiv lyssnargrupp bedöms ha mest tilltalande akustiska egenskaper, samt att utröna vilka akustiska egenskaper som karakteriserar och särskiljer dessa.

Metod Tabell 1 beskriver de sex röstförstärkare som jämfördes (se bilaga 1-5 för mer ingående beskrivning). En testmening spelades in i två varianter, med full röst och viskande röst. Detta talmaterial spelades genom de olika röstförstärkarna och spelades på så sätt in igen. Sedan ställdes dessa inspelningar mot varandra två och två i ett forced choice-lyssnartest. På detta sätt rangordnades de olika röstförstärkarna efter hur bra de enligt lyssnargruppen låter. Akustisk analys gjordes med hjälp av dataprogrammet SoundswellTM. Tabell 1 Förteckning av de röstförstärkare som jämförs i denna studie. Röstförstärkare

Leverantör

Fast / bärbar högtalare1

MMXT-2 Flexital-2 MMT-4 Chattervox Falck 1003 Falck 1005

Medela Medical Xena Medical Xena Medical Audio Voice Technology Falck Vital Falck Vital

Fast Fast Bärbar Bärbar Bärbar Bärbar

1

Fast = monteras på rullstol eller placeras i rummet. Bärbar = bärs av brukaren med halsband, runt midjan el. dyl.

Talmaterial En mening lästes av en kvinnlig röst, viskande och i normal samtalston. Meningen som lästes var: ”Mamma hänger tvätt medan pappa fixar staketet” [mam:a hENEr tvEt:, medan pap:a fIksar stake:tEt] (efter hur talaren läste meningen i denna inspelning). Denna mening valdes för att den innehåller många olika sorters språkljud (olika vokalljud, nasaler, klusiler och högfrekventa frikativor), ifall något av dessa språkljud 4

skulle vara extra känsliga för frekvensmodulering i förstärkningsprocessen. Orsaken till uppdelningen i full röst och viskande röst är ett antagande om att vissa brukare pga sin röststörning inte kan producera en normal röst – en mer viskliknande kvalitet, medan andra brukare har en mer normal röst. Det kan därför vara av intresse att ta reda på om vissa röstförstärkare har sådana akustiska egenskaper som passar bättre för den ena eller den andra röstkaraktären. Inspelning Originalinspelningen av försöksmeningen genomfördes i ett ljudisolerat rum till en dator och brändes som ljudfil på en cd-skiva. För att kunna spela in denna genom de olika röstförstärkarna på ett likvärdigt sätt gjordes en speciell uppställning (se figur 2). Mikrofonen på röstförstärkaren sattes mot gallret på en högtalare (Fostex mod.6301) som var kopplad till en CD-spelare genom vilken originalinspelningen spelades upp. En mikrofon (Sennheiser ME-62) som kopplades till en DAT-bandspelare placerades 10 cm från röstförstärkarens högtalare. Med denna spelades testmeningen in återigen, nu återgiven av var och en av de olika röstförstärkarna. Genom att använda denna uppställning används alla delar av röstföstärkaren. För att säkerställa att testmeningen förstärktes lika mycket av varje förstärkare spelades en testton upp i 75dbA vid den första högtalarens galler. Förstärkningsnivån hos röstförstärkarna justerades sedan så att amplituden 10 cm från röstförstärkarnas högtalare var 75dbA för testtonen. Bakgrundsbruset i rummet var 35dbA. CD-spelarens högtalare skärmades av från DAT-bandspelaren och det akustiska spillet däremellan var ej mätbart och därför försumbart.

Bild: Andreas Lind

Figur 2 Schematisk skiss över förfarandet vid inspelningen av röstförstärkarna.

5

Lyssningsskivan Inspelningarna av de olika röstförstärkarna sattes ihop parvis så att varje enskild röstförstärkare ställdes mot var och en av de andra i ett s.k. ”forced-choice”-test. (Ex.: A:B, A:C, A:D, B:C, B:D, C:D etc.). De två alternativen inom varje par skiljdes åt av en tyst paus som varade två sekunder. De olika paren skiljdes åt med en tyst paus som varade fem sekunder. Ordningen på inspelningarna balanserades så att alla förstärkare förekom först resp. sist i paren lika många gånger. Inspelningarna med full röst ställdes mot varandra och de med viskröst mot varandra. Detta resulterade i 30 unika spår med ihopparade inspelningar. Lyssningsskivan innehöll totalt 40 slumpvis utplacerade spår varav sex av dem var dubblettspår för att möjliggöra en intrareliabilitetskontroll. Dessutom var de två första och de två sista s.k. dummies som inte togs med i datainsamlingen. Lyssnargrupp 41 personer genomförde lyssningstestet, 20 män och 21 kvinnor i åldrarna 20-52 år. En av männen föll dock bort pga hörselnedsättning. Efter bortfallet återstod 19 män och 21 kvinnor, sammanlagt 40 personer. Alla försökspersoner ställde upp frivilligt utan ersättning. Testet genomfördes anonymt, det enda som försökspersonerna uppgav var kön, ålder och huruvida man hade någon hörselnedsättning. Procedur Försökspersonerna instruerades skriftligt via testblanketten (se bilaga 6) att de skulle få lyssna till olika versioner av samma inspelning, två i taget, och att de skulle välja vilken av de två de föredrog. Lyssningen skedde med hörlurar (Pro-luxe KT-121) och tog ca elva minuter att genomföra. Dataanalys Data Resultaten från lyssnargruppen samlades in på så sätt att varje gång en röstförstärkare föredrogs framför en annan av en lyssnare fick denna röstförstärkare en poäng. Detta ställdes upp i ett kalkylblad så att man kunde se hur många poäng varje enskild försöksperson gett till varje enskild röstförstärkare. Separata listor gjordes för röst- respektive viskresultat. De totala poängen för varje röstförstärkare kunde därför hamna mellan 0-5 poäng från varje enskild lyssnare. Därpå beräknades vilket medelresultat röstförstärkarna fått samt standardavvikelse. Därefter exporterades listorna till statistikprogrammet SPSS för en statistisk analys. Eftersom de rådata poängen beräknades från var av kategorisk art gjordes en icke-parametrisk analys med Friedmans Test (icke-parametrisk motsvarighet till ANOVA) för att undersöka huruvida signifikanta skillnader mellan medelpoängen förelåg mellan de olika röstförstärkarna. Akustisk analys För den akustiska analysen användes programmet SoundswellTM. Linjespektrogram togs fram för varje enskild ljudfil, såväl röstförstärkarfilerna som den ursprungliga inspelningen, dvs den som spelades genom de olika röstförstärkarna. På så sätt kunde en jämförande analys göras, dels mellan försöksinspelningarna, dels mellan dem och originalinspelningen.

6

Reliabilitet Kontroll av resultatet för de sex dubblettparen visade att medelprocenttalet för matchningar var 81,3% med en standardavvikelse på 22,4%. Sju av tio lyssnare hade fem eller sex matchningar av sex totalt. Lyssnarnas förmåga att bedöma lika på de olika dubbletterna verkar inte påverkas av var på lyssningsskivan spåren förekom.

Resultat Lyssnartest Medelpoängen för de olika röstförstärkarna redovisas i tabell 2. Friedmans test visar en statistisk signifikans för skillnaden mellan lyssnarnas bedömningar vid full röst med (Fr (5) = 102.3, p