Hodnocení kvality hlasu pomocí DSI (Dysphonia Severity Index)

Evaluation of Voice Quality by Means of DSI (Dysphonia Severity Index)

The paper describes the DSI method (Dysphonia Severity Index) as a technique for voice quality measurement. The voice parameters – quantitative, qualitative and esthetic –, are described. Moreover, the way of voice quality evaluation including subjective evaluation by the persons ourselves, subjective evaluation by a professional and objective evaluation are described, respectively. In the research part, the results of voice quality measurements in teachers are summarized. The DSI method may be recommended for use for a common practice.

Keywords:
voice quality voice assessment, Dysphonia Severity Index, teachers

Autoři: J. Frostová ^1,2; M. Lejska ¹
Působiště autorů: Audio-Fon-Centr, s. r. o., Brno, přednosta doc. MUDr. M. Lejska, CSc., MBA ¹; Katedra hudební výchovy, Masarykova univerzita, Brno, vedoucí doc. Mgr. V. Richter ²
Vyšlo v časopise: Otorinolaryngol Foniatr, 63, 2014, No. 1, pp. 10-15.
Kategorie: Původní práce

Souhrn

V práci je popsána metoda DSI (Dysphonia Severity Index) jako technika měření kvality hlasu. Jsou popsány parametry hlasu – kvantitativní, kvalitativní a estetické. Dále je provedeno shrnutí způsobů hodnocení kvality hlasu – subjektivní hodnocení samotným mluvčím, subjektivní hodnocení odborníkem a objektivní hodnocení. Ve výzkumné části jsou shrnuty výsledky měření kvality hlasu u učitelů. Metodu DSI lze do běžné praxe doporučit.

Klíčová slova:
kvalita hlasu, hodnocení hlasu, Dysphonia Severity Index, učitelé

Úvod

Součástí oboru foniatrie je i péče o hlas, jehož kvalita a přiměřená kondice tvoří základní podmínku komunikace člověka. Kvalitní hlas tedy není hodnotou pouze pro hlasové profesionály, ale pro každého člověka. Postižení hlasu má významný dopad nejenom na komunikaci, ale druhotně též na sociální zařazení člověka, a tím i na kvalitu jeho života.

Hlas můžeme hodnotit z řady pohledů, ale jako nejvýznamnější se ukazuje hodnocení tzv. kvality hlasu. Jak uvádí Novák, cit.: „Vyšetření obvykle zahájíme subjektivním popisem kvality hlasu. Všímáme si kvality hlasu při běžné konverzaci ...“ (12). Jednoduchý pojem „kvalita hlasu“ však může být vnímám různě podle zaměření posluchače. Fyzikálně je kvalita hlasu kategorií, která je vyjádřena poměrem harmonických a neharmonických kmitů. Čím je více neharmonických, tím je hlas více nečistý, chraptivý, drsný a poslechově nepříjemný. Psychosociálně pak mluvíme o kvalitě hlasu jako o subjektivním vjemu posluchače, který obsahuje posouzení tzv. čistoty hlasu.

Možnosti hodnocení kvality hlasu

Existuje celá řada možností hodnocení kvality hlasu. Uplatňována jsou různá kritéria i způsoby hodnocení. Akcent je obvykle kladen na dva problémové okruhy:

vymezení hodnotících parametrů hlasu,
hledání efektivních a validních způsobů hodnocení a měření kvality hlasu.

U lidského hlasu lze rozlišit parametry kvantitativní, kvalitativní a estetické.

Kvantitativní parametry hlasu jsou známé. Jedná se o intenzitu hlasu, výšku hlasu a fonační dobu. Intenzita hlasu je dána intenzitou výdechového proudu vzduchu. Můžeme ji ovládat vůlí a čistě fyzikálně je určena velikostí amplitudy harmonického sinusového kmitu. Výška hlasu je parametr, který vzniká vibrací hlasivek a je ovlivňován velikostí a hmotou kmitajících struktur. Výšku je také možno ovlivnit vůlí a fyzikálně je dána počtem cyklů za vteřinu v sinusovém cyklu. Fonační doba je čas ve vteřinách, po který je člověk schopen tvořit hlas po jediném nádechu. Lze ji významně ovlivnit hlasovým tréninkem.

Mezi kvalitativní parametry hlasu jsou počítány kvalita (čistota) hlasu, znělost hlasu a hlasový rozsah. Čistota hlasu je pro posluchače snadno rozpoznatelná. Je dána množstvím neharmonických akustických prvků a bývá označována množstvím různých přívlastků, např. chraptivý, drsný, hrubý, tlačený, sípavý. Jak poukazuje Novák, cit.: „Není větší nejednosti v terminologii než v subjektivním posuzování kvality hlasu. Je uváděno až 620 přídavných jmen, kterými je kvalita vyjadřována“ (13). Znělost (síla či slabost) hlasu je pojem z oblasti uměleckého hlasu. Uvádí se jako hlas plný, zastřený, asthenický nebo afonický. Jedná se o vjem, kterým hlas působí na posluchače. Porucha znělosti vzniká nejčastěji jako nedostatečná vibrace hlasivek. Rozsah hlasu je fyzikálně parametrem kvantitativním. Protože však postižení hlasu vždy vede k omezení hlasového rozsahu, je tento parametr spojován s kvalitou a ne kvantitou hlasového projevu. Objevuje se u všech typů postižení hlasu jako omezení rozsahu frekvenčního i dynamického a vznikají hlasové zlomy a přeskoky.

Estetické parametry hlasu se uplatňují především v uměleckém zpracování hlasu. Mezi estetické parametry řadíme barvu hlasu a tzv. hlasovou techniku. Barva hlasu je dána jako trvalá charakteristika hlasu a je neměnná. Je tvořena množstvím a postavením vyšších harmonických tónů v základním hlasu a je podmíněna velikostí a schopností využití rezonančních dutin mluvčího. Hlasová technika u hlasových profesionálů ovlivňuje estetickou kvalitu hlasu především schopností maximálního využití rezonačních prostor (zpívání do masky) a tvorbou tzv. pěveckého formantu, který je důkazem kvality hlasu a velmi dobře zvládnuté hlasové techniky. Umělecký hlas bez pěveckého formantu je vnímám jako plochý a nedynamický (8, 9).

Způsoby hodnocení kvality hlasu jsou trojí. Subjektivní hodnocení samotným pacientem, subjektivní hodnocení lékařem (či jiným odborníkem) a objektivní hodnocení.

Subjektivní hodnocení samotným pacientem je možné pouze v těch případech, když sám pacient si svoje postižení hlasu uvědomuje. Hodnocení se vždy provádí pomocí dotazníků, které mají za úkol odhalit a ocenit subjektivní potíže mluvčího. Patří sem řada dotazníků. Je možno jmenovat např. tzv. ratingové metody (1) nebo i u nás známý Voice Handicap Index VHI (10), který v české verzi uvedl Švec J. a spol. (15).

Při hodnocení kvality hlasu lékařem (či jiným odborníkem) se opět jedná o subjektivní kritéria, která jsou zařazována do určité stupnice kvality. V našich podmínkách jsou nejčastěji využívána hodnocení čistoty hlasu dle stupnice GRBAS a hodnocení znělosti hlasu dle doporučení Unie evropských foniatrů (UEP). Obě sestavy jsou obecně známy.

Objektivní metody, vytvořené pro hodnocení hlasu, vycházejí podle doporučení (14) ze čtyř možností:.

Spektrogram umožňuje posuzovat základní frekvenci, harmonické tóny a intenzitu hlasu. Je využíván k identifikaci minimálních, ale zásadních změn v kvalitě hlasu, které mohou být léčeny. Spektrogram také dokáže identifikovat přítomnost šumu v hlase, jako je např. tremor, výškové zlomy a náhlé přeskoky.

Aero-dynamická analýza je technika měření vzdušného hrtanového proudu, vzdušného tlaku a jeho intenzity v průběhu tvorby hlasu. Umožňuje hodnotit fyziologický proces otevírání a uzavírání hlasivkové štěrbiny v průběhu fonace.

Měření hlasového pole u pěveckého hlasu umožňuje poznat oblasti zpěvákova rozsahu, které jsou problematické a posoudit oblast hlasových průniků v oblasti frekvenční i dynamické.

Akustická analýza umožňuje měření základních parametrů hlasu a jejich nepravidelností. Variabilita hlasu je dána vibrací hlasivek a jejich otevíráním a zavíráním. Hlavní používanou metodou této kategorie je multidimenzionální analýza hlasu.

Multidimezionální analýza hlasu dovoluje posoudit více jak 20 položek hlasu. Hodnocení vychází z velikosti a tvaru plochy, kterou jednotlivé měřené parametry obsahují. Porovnání výsledků např. před a po reedukaci hlasu je složité a nemá matematický charakter. Proto se řada odborníků zaměřila na hledání takového parametru hlasu, který lze jednoduše vyjádřit pomocí číselné osy, kde jsou čísla vždy uspořádána neměně a trvale. Podobně využíváme v audiologii na jedné straně porovnání stavu sluchu pomocí prahového tónového audiogramu a na druhé straně vyjádření ztráty sluchu v procentech dle Fowlera. Při posouzení procentuální ztráty vždy platí, že číslo 3 je menší než 6 a naopak.

Takovou metodou je v současnosti DSI – Dysphonia Severity Index (2, 7, 17). Zjednodušení parametrů multidimenzionální analýzy a rozsahu hlasového pole bylo provedeno posouzením více jak 3000 vzorků hlasu Van de Heyningem a kolektivem. V práci belgických autorů (16) byla provedena redukce výsledků multidimenzionální analýzy a zachování pouze těch parametrů, které jsou bazální a obecně v sobě vyjadřují celou řadu možností hodnocení kvality hlasu. V současné době jsou pro výpočet DSI využity pouze čtyři parametry: maximální fonační čas ve vteřinách (MPT – maximum phonation time), nejvyšší dosažená frekvence podle hlasového pole v Hz (F₀-High), nejnižší intenzita dle hlasového pole v dB (I-Low), směrová odchylka časové délky jednotlivých cyklů v % (Jitter) (obr. 1 - obr 3).

**Obr. 1. Nejvyšší dosažená frekvence v Hz (Fo-High).**

**Obr. 2. Nejnižší intenzita v dB (I-low).**

V současnosti uznávaný a využívaný vzorec dle Van de Heyninga a spol.:

DSI = 0,13 x MPT + 0,0053 x F₀-High – 0,26 x I-Low – 1,18 x Jitter + 12,4.

Předpokládá se, že kvalita hlasu je vyšší pokud je maximální fonační čas co nejdelší. Zkrácení MPT je vždy spojeno se snížením kvality hlasu. Čím frekvenčně vyšší je dosažený maximální tón hlasu, tím je větší rozsah hlasu a je vyšší jeho kvalita. Kvalitní hlas ztrácí svoji zvučnost především v hlubokofrekvenčních oblastech. Proto je zvučnost hlasu v této oblasti využívána jako další parametr. Oba předchozí parametry lze jednoduše odečíst z hlasového pole. Jitter pak uvádí časovou nepravidelnost jednotlivých kmitů základního hrtanového hlasu. Čím je hlas čistější, tím jsou jednotlivé kmity méně rozdílné. Hlas méně kvalitní chraptivý má vyšší obsah nepravidelností sinusového průběhu základního hlasu.

VÝZKUM S POUŽITÍM DSI

První zkušenosti s měřením DSI přinesla realizace projektu výzkumného záměru Škola a zdraví pro 21.století (MSM 0021622421). V rámci širšího sledování změn kvality hlasu u studentů učitelství byla měřením DSI získána objektivní data vyjadřující efektivitu pedagogické intervence. Projekt výzkumu byl realizován ve dvou etapách.

Cílem první etapy výzkumu (4, 5) bylo zjistit, zda dochází ke kvalitativním změnám hlasu budoucích učitelů v závislosti na pedagogické intervenci (hlasová výchova, didaktika hudební výchovy, hra na nástroj a zpěv).

Cílem druhé etapy výzkumu bylo zjistit k jakým změnám hlasové kondice, kvality hlasu, ale též techniky práce s hlasem a postoji k hlasu jako pracovnímu nástroji dochází pod vlivem cíleného půlročního tréninkového programu, jehož pojetí a obsah vycházely z dat získaných v prvé etapě šetření (3). Aplikován byl soubor cvičení již dříve ověřovaných v terapeutické a pedagogické praxi autorky (6), cílený na zvýšení hlasové kondice a kvality hlasu.

Výzkumný soubor tvořilo v první etapě 113 studentů kombinovaného studia učitelství 1. stupně ZŠ (5 mužů a 108 žen), kteří již zároveň působili ve výchovně vzdělávací praxi. Věkový rozdíl byl od 22 do 45 let a jejich průměrný týdenní pedagogický úvazek činil 21,5 hodiny.

Druhá etapa výzkumu byla zaměřena na skupinu studentů prezenčního studia učitelství primární pedagogiky (n = 43).

Vedle dalších metod (viz dále) bylo použito i měření DSI. U všech zkoumaných osob byly pořízeny hlasové snímky zaznamenávajících maximální dobu fonace (MPT), nejvyšší frekvenci (F₀-High) a nejnižší hlasitost (I-Low). Po přesné instrukci byly vždy realizovány tři pokusy a pro analýzu použit jen záznam, v němž zkoumaná osoba (dále jen ZO) dosáhla nejlepšího výsledku.

Maximimální fonační čas (MPT) byl měřen v sekundách. Po instrukci a názorné ukázce examinátora byly realizovány tři pokusy. Někteří autoři (11) uvádějí, že pokud instrukce examinátora obsahovaly i názornou ukázku, promítla se tato skutečnost pozitivně při nahrávání MPT. Dle našeho zjištění nestačí pouhá verbální instrukce i u pořizování ostatních snímků ((F₀-High, I-Low). Pro analýzu byl použit jen záznam, v němž ZO dosáhla nejlepšího výsledku. ZO dlouze fonovala hlásku “a” ve své obvyklé hlasové poloze a běžné hlasitosti tak, aby byla fonace co nejpřirozenější a nejvolnější. Měření probíhalo vestoje. ZO byla instruována, aby se nadechla co možno nejvydatněji, a poté začala fonovat hlásku “a” co možno nejdéle, dokud se nevyčerpala zásoba dechu. Během hlasové produkce byly ZO v očním kontaktu s experimentátorem. Pokud byly zjištěny nedostatky, jako nedostatečně hluboký nádech, ukončení fonace ještě před vyčerpáním zásoby vzduchu, fonace v neobvyklé poloze či v příliš silné nebo naopak slabé dynamice, test byl opakován (srov. De BODT M. a spol., 1996, s. 326). Počítačový program na základě spektrální analýzy MPT dokázal vypočítat hodnoty jitter, které vyjadřují časovou diferenci jednotlivých sinusových vln hlasového kmitání.

Měření DSI doplňovalo subjektivní hodnotící soudy, vztahující se k sebeposouzení kvality (parametrů) vlastního hlasu. Údaje z měření DSI byly konfrontovány s dalšími údaji, které jsme měli k dispozici (výsledky zkoumání subjektivní percepce kvality mluvního a zpěvního hlasu dotazníkem VHI; úroveň subjektivní spokojenosti s parametry vlastního hlasu, subjektivně pociťovanou potřebu změn mluvního a zpěvního hlasu atp.).

VÝSLEDKY

Podle očekávání se už výsledky prvního měření pohybovaly u převážné části respondentů v normě (tedy hlas bez dysfonie). Po roce se projevil mírný pozitivní posun hodnot DSI. Nejzřetelněji v intervalu -2,2 až -0,4 (mírná dysfonie). V intervalu -0,3 až 0,7 (lehké až mírné dysfonie) se poměr změnil jen nevýrazně, podíl zkoumaných osob (dále jen ZO) s lehkou dysfonií (0,8 až 1,7) se prakticky nezměnil. Počet ZO s DSI >1.8 (hlas v normě) se zřetelně navýšil z 36,28 % na 59,29 % respondentů zkoumaného vzorku (graf 1).

**Graf 1. Změny kvality hlasu měřené DSI před a po pedagogické intervenci.**

Získané výsledky naznačily, že vlivy profesní přípravy v oblasti hudební teorie a zvláště praxe (trénink zpěvního hlasu), pravděpodobně přispívají k žádoucím změnám kvality hlasu měřitelné pomocí DSI. Vlivem cvičení a pěvecké přípravy se zlepšuje hlasová kondice. Znatelný je posun v délce fonace (MPT) a projevují se i tendence ke rozšíření hlasového rozsahu. Kultivuje se také vnímání hlasových charakteristik a ze závěrů strukturovaných rozhovorů, pořizovaných při druhém nahrávání hlasových snímků navíc vyplynulo, že se pozitivně mění postoj k reflexi kvality vlastního hlasu.

Teoretické poznatky z předmětů hlasová výchova (zvláště informace a doporučení z oblasti péče o hlas), hra na nástroj, didaktika hudební výchovy a intonace se podílejí na kultivaci percepčního schématu studentů (studenti jsou schopni lépe strukturovat reflexi kvality svého hlasu v jeho jednotlivých parametrech). Doceňována je teorie i praxe hlasové hygieny. Aplikace elementárních zásad péče o hlas zřejmě do určité míry paralyzuje i negativní vlivy učitelské praxe (přetěžování hlasu, důsledky celkové zátěže učitelů vyplývající z pedagogické profese).

Výsledky druhé etapy výzkumu podle očekávaní naznačily výraznější posun v hlasové kondici i kvalitativních parametrech hlasu. Vedle měření DSI byly v druhé etapě výzkumu k dispozici videozáznamy celkového projevu zkoumaných osob při pořizování hlasových nahrávek a strukturovaných rozhovorů, zaměřených na zpětnou vazbu v oblasti změn kvality hlasu a hlasové kondice.

Výsledky měření DSI signalizovaly pozitivní změny v charakteristikách hlasu v důsledku aktuální práce s hlasem. Index DSI, vyjadřující objektivně měřenou kvalitu hlasu, se zvýšil téměř u všech zkoumaných osob. Nejfrekventovanější byl mírný pozitivní posun do 2 stupňů (63,2 %). U 36,8 % ZO lze posun považovat za zřetelný (od 2 do 5 stupňů škály hodnot DSI) (graf 2).

**Graf 2. Posun kvality hlasu měřené DSI v důsledku aplikace tréninkového programu.**

Závěr

I když se hodnocení kvality hlasu nikdy zcela neoprostí od subjektivního posuzování (a v některých aspektech, např. estetických, by to ani nebylo funkční), je třeba stále hledat co nejpřesnější měření objektivní. Jako praktické se v současnosti ukazuje měření hlasového pole, které umožňuje základní hodnocení parametrů hlasu. Hodnocení pomocí multidimenzionální analýzy je ještě mnohem přesnější, přináší více údajů, ale je také náročnější finančně, časově a klade velké nároky na přístrojové vybavení. Mezi oběma krajními variantami nachází místo metoda DSI, která jako jediná umožňuje vyjádřit kvalitu hlasu přirozeným číslem. K porovnání posunu v kvalitě hlasu - provádíme-li první orientační sondu - je srovnání dvou hodnot relativně velmi dobrou výchozí informací.Uvedený výzkum naznačil, že měření kvality hlasu metodou DSI se osvědčuje pro postižení rozdílů v kvalitě hlasu v závislosti na určité intervenci (terapeutické, rehabilitační, reedukační, pedagogické atp.); umožňuje kvantifikovat kvalitu hlasu před a po realizaci tréninku a vyjádřit její vzestupný, sestupný či stagnující trend. Může zároveň velmi dobře posloužit též k registraci změn některých dílčích parametrů, ovlivňujících celkovou kvalitu hlasu (MPT, F₀-High, I-Low, Jitter). Za předpokladu, že lze dodržet standardní podmínky pořizování záznamu hlasu a povaha měření odpovídá cílům výzkumu či terénnímu použití, metodu DSI lze doporučit.

Adresa ke korespondenci:

Doc. MUDr. Mojmír Lejska, CSc., MBA

Audio-Fon-Centr, s.r.o.

Obilní trh 4

602 00 Brno

Zdroje

1. Colton., R. H., Casper., J. K et.al.: Understanding voice problems: A physiological perspective for diagnosis and treatment. Baltimore, Lippincott Williams and Wilkins, 2006. 438 s., ISBN 0-7817-4239-0.

2. De Bodt, M. et al.: Materials and methods. In Van de Heyning, P. et al. Part II: Research work of the Belgium Study Group on Voice Disorders. Acta Oto-Rhino-Laryngologica Belg., 1996, 50, s. 325-329.

3. Frostova, J.: Changes of the quality of voice in nursery school teachers measured by the DSI and VHI methods: Evaluation on completion of a training programme In School and Health 21, Health Literacy Through Education. 1. vyd., Brno, Masarykova univerzita, 2011. s. 149-160, ISBN 978-80-210-5720-3.

4. Frostová, J.: Changes of the teachers quality of voice measured DSI in relationship to the teaching profession. In School and Health 21, 2009 Topical Issues In Health Education. 1. vyd., Brno : Masarykova univerzita, 2009. s. 135-146, ISBN 978-80-210-4930-7.

5. Frostová, J.: Changes of the vocal quality of teachers in relation to their professional preparation (as measured by the Dysphonia Severity Index). In Řehulka, Evžen (ed.). School and Health 21, Health Education: Contexts and Inspiration. 1. vyd., Brno : Masarykova Univerzita, 2010. s. 193-204. ISBN 978-80-210-5259-8.

6. Frostová, J.: Péče o hlasovou kondici učitelů. Brno, Masarykova univerzita, 2010, s. 198, ISBN 978-80-210-5355-7.

7. Gonnermann, U., Nawka, T.: Ergebnisse der Messungen des Dysphonie Schweregrad Index (DSI), Voice Handicap Index (VHI) und Heiserkeitsgrades von funktionellen Dysphonien vor und nach terapie. In Stimme – Sprechen – Sprache, Therapie, Literatur und Kunst (ed. Volkmar Clausnitzer / Erhard Miethe). 1. Aufl. Idstein: Schulz-Kirchner Verlag GmbH, 2004. s. 19-26, ISBN 3-8248-0475-1.

8. Havlík, R., Lejska, M., Bártková, E., Weberová, P., Švec, J. G., Krupa, P., Frostová, J.: Vizuální podoba pěveckého formantu. 57. slovenský otorinolaryngologický kongres a 8. česko-slovenský foniatrický kongres. Bratislava, 8. - 10. září 2010. Abstrakta s. 20, ISSN 1337-2181.

9. Havlík, R., Švec, J., Lejska, M.: Pěvecký formant. XIX. celostátní foniatrické dny Evy Sedláčkové a 6. česko-slovenský foniatrický kongres. Jablonné 25. - 27. 9.2008, s. 44-45, ISBN 978-80-7311-106-9.

10. Jacobson, B. H., Johnson,A., Grywalski,C., Sibergleicht, A., Jacobson,G., Benninger, M.: The Voice Handicap Index (VHI): Development and Validation. Am. Jour. of Speech-Language Path., 6, 1997, 3, s. 66-70.

11. Neiman, S. G., Edeson, B.: Procedual aspect of eliciting maximum phonation time. Folia Phoniatrica, 33, 1981, s. 285-293.

12. Novák, A.: Foniatrie a pedaudiologie II. Poruchy hlasu u dětí a dospělých – základy anatomie a fyziologie hlasu, diagnostika, léčba, reedukace a rehabilitace poruch hlasu. Unitisk, Praha, 2000, s. 28.

13. Novák, A.: Hodnocení kvality hlasu v klinické praxi. Česko-Slovenská otorinolaryngogie a foniatrie, 42, 1993, č.1, s. 3-10.

14. Qualification of the voice signal. University of Pittsburgh: Voice Analysis Lab, 1999. [cit.11-11-2012]. Dostupné z http://www.upmc.com/Services/ear-nose-throat/services/voice/Pages/lab.aspx.

15. Švec, J., Lejska, M., Frostová, J., Zábrodský, M., Dršata, J.,Král, P.: Česká verze dotazníku Voice Handicap Index pro kvantitativní hodnocení hlasových potíží vnímaných pacientem. Otorinolaring a Foniat. /Prague/, 58, 2009, 3, s. 132-139, ISSN 1210-7867.

16. Van de Heyning, P. et al.: Part II: Research work of the Belgium Study Group on Voice Disorders. Acta Oto-Rhino-Llaryngologica Belg., 50, 1996, s. 321-386.

17. Wuyts, F.-L., de Bodt, m., molenberghs, g. et al. The Dysphonia Severity Index: An Objektive measure of Vocal quality based on a multiparameter approach. Journal of Speech, Language and Hearing Reseach, 43, 2000, s. 796-809.