title: Studies on the comparability of results of the acoustic vocal analysis of commercially available devices
title: Untersuchungen zur Vergleichbarkeit von Ergebnissen der Stimmschallanalysekommerziell verfügbarer Geräte
Creators: name: Gärtner, Sebastian
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2012
Subjects: Vocal dysfunction
Schallmessung
Medizin, Gesundheit
Stimmschallanalyse

description: Die Kommunikation nimmt in unserer
      Gesellschaft eine immer größere Bedeu-tung ein, so dass die
      Stimme als wichtiges Instrument zur verbalen Verständi-gung
      dadurch vermehrt gefordert wird. Zwangsläufig führt die
      höhere Belastung zu einer größeren Anzahl an
      Stimmfunktionsstörungen und damit zu einer zu-nehmenden
      Inanspruchnahme der Stimmdiagnostik. Hierfür stehen
      verschiede-ne diagnostische Methoden zur Verfügung, die im
      Wesentlichen im Basisproto-koll der Europäischen
      Laryngologischen Gesellschaft (ELS) aufgeführt werden. Neben
      der perzeptiven und subjektiven Beurteilung der Stimmfunktion
      hat sich in den letzten Jahrzehnten die objektive Beurteilung
      im Sinne der computerge-stützten Stimmschallanalyse
      durchgesetzt. Hierfür werden z. B. aufgenommene Stimmsignale
      auf verschiedene Parameter hin untersucht. Ziel dieser Studie
      war es, zwei kommerziell verfügbare Analysegeräte (lingWA-VES
      von WEVOS - WEVOSYS, Forchheim, und rpSzene® von
      Rheder/Partner, Hamburg) auf die Vergleichbarkeit ihrer
      Ergebnisse (Stimmschallparameter) hin zu überprüfen. Hierfür
      unterzogen sich im Zeitraum von Februar 2009 bis Juni 2010 60
      Studienteilnehmer – davon 30 Stimmpatienten und 30 Probanden
      im Alter von 18 bis 81 Jahren – einer Stimmschallanalyse. Es
      wurden die sechs Vokale [a], [ä], [e], [i], [o] und [u] als
      gehaltene Vokale synchron in die zwei
      Stimmschallanalysegeräte phoniert und jeweils getrennt anhand
      der drei Stimmschallparameter Jitter, Shimmer und
      Glottal-to-Noise Excitation Ratio auswertet. Anschließend
      erfolgte die statistische Auswertung der Ergebnisse mithilfe
      des Programms MS Excel© – Redmond, USA, und mit Bland-Altman
      Plots in dem Programm MedCalc® – Mariakerke, Belgien. Die
      Auswertung ergab keine Vergleichbarkeit von lingWAVES und
      rpSzene® für die untersuchten Stimmparameter Jitter, Shimmer
      oder GNE. Der Jitter zeigte eine große Schwankungsbreite in
      Abhängigkeit von dem „wahren“ Wert, sodass eine klare Aussage
      im Hinblick auf die Gleichwertigkeit beider
      Stimmschallana-lysegeräte ebenso wenig möglich war wie eine
      mögliche Beurteilung bezüglich der klinischen Relevanz der
      Geräteunterschiede. Der Shimmer konnte erst nach Modulation
      der Bland-Altman Plots mittels Berechnung der Ratios
      ausge-wertet werden und zeigte nicht nur einen
      systematischen, sondern auch einen klinisch relevanten
      Unterschied bei fünf Vokalen (Ausnahme Vokal [o]). Die da-bei
      ermittelten Umrechnungsfaktoren in Form der mittleren Ratios
      müssen je-doch aufgrund der recht breiten
      Übereinstimmungsintervalle für die praktische Anwendung als
      zu ungenau bewertet werden. Die Auswertung der GNE-Werte
      ergab zwar klassische Bland-Altman Plots mit typischer
      Punkteverteilung und eine im Vergleich zu den vorherigen
      Parametern auch deutlich bessere Über-einstimmung, ließ
      jedoch letztlich aufgrund der Lage der Intervallgrenzen für
      den Übereinstimmungsbereich keine eindeutige Aussage über die
      Vergleich-barkeit von lingWAVES und rpSzene® zu. Da sich
      diese Ergebnisse auch mit Resultaten aus anderen Studien
      decken und im Rahmen der Ursachenforschung essentielle, zum
      Teil ungelöste Einflussfak-toren zu finden sind, kann die
      computergestützte Stimmschallanalyse zum ak-tuellen Zeitpunkt
      noch nicht als ein so zuverlässiges und optimales Instrument
      zur Beurteilung von Stimmstörungen bezeichnet werden, wie
      erhofft. Es wird eine Überprüfung der Qualität aller
      einzelnen Bestandteile, die Standardisierung der Algorithmen
      sowie die Überarbeitung der gängigsten Stimmanalyseparame-ter
      in der computergestützten Stimmschallanalyse
      empfohlen.
description: Communication in our society has
      become progressively important, so that voice as an important
      instrument for verbal communication is demanded
      in-creasingly. Inevitably, the increased strain leads to a
      greater number of vocal dysfunctions and thus to a growing
      demand for voice diagnostics. There are various diagnostic
      methods available which are listed essentially in the basic
      protocol of the European Laryngological Society (ELS). In
      addition to the per-ceptual and subjective assessment of
      voice function, the objective assessment in accordance with
      computerized voice sound analysis has been very success-ful
      in recent decades. To achieve this, for example, recorded
      voice signals are investigated on various parameters. The aim
      of this study was to examine two commercially available
      analyzers (lingWAVES by Wevosys, Forchheim and rpSzene® by
      Rehder / Partner, Ham-burg) on the comparability of its
      results (vocal acoustic parameters). For this project during
      the period of February 2009 until June 2010 60 study
      participants – including 30 voice patients and 30 subjects
      aged 18 to 81 years – were inves-tigated with vocal sound
      analysis. The following six vowels [a] [ae], [e], [i], [o]
      and [u] were phonated as synchronously sustained vowels in
      the two vocal sound analyzer and were analyzed separately on
      the basis of the three vocal acoustic parameters jitter,
      shimmer and Glottal-to-Noise Excitation Ratio. Sub-sequently,
      the results were evaluated statistically by using Microsoft
      Excel© – Redmond, U.S., and Bland-Altman plots in the program
      MedCalc® – Mariakerke, Belgium. The evaluation showed no
      comparability of lingWAVES and rpSzene® for the investigated
      vocal parameters jitter, shimmer, or GNE. Jitter showed a
      large variation in dependence to the "true" value, so that a
      clear statement with a view to the equivalence of both vocal
      sound analyzers was just as impossible as a possible
      assessment regarding the clinical relevance of the
      differences between both analyzers. Only after modulation of
      the Bland-Altman plots by calculating the ratios could
      Shimmer be evaluated. Not only did it show a sys-tematic, but
      also a clinically relevant difference of five vowels (except
      for vowel [o]). The determined conversion factors in the form
      of average ratios however must be evaluated as too vague for
      the practical application because of the fairly wide limits
      of agreement. Although the analysis of the GNE-values showed
      classical Bland-Altman plots with typical distribution of
      points and a clearly bet-ter agreement than the previous
      parameters, it was however impossible to give an ultimately
      clear statement about the comparability of lingWAVES and
      rpSzene® because of the location of the interval limits of
      agreement. Because these results correspond with results of
      other studies and because essential factors, which are partly
      unresolved, can be found as a part of causali-ty research,
      computer-based vocal sound analysis cannot be defined as such
      a reliable and useful tool for the evaluation of voice
      disorders at the present time, as expected. It is recommended
      to review the quality of all the individual com-ponents, the
      standardization of the algorithms and the revision of the
      popular voice analysis parameters in the computer-assisted
      analysis of vocal sound.