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Gundolf Schüttfort

• Das Ziel der vorliegenden Studie war es, die objektive Untersuchungsmöglichkeit eines Einflusses der Zahnstellung auf die Sprache mittels computergestützter Spektralanalyse und spezieller Auswertungs-Softwareprogramme zu bewerten. Des weiteren sollte mit dieser Sprachanalysemethode erfasst werden, wie viele Sprachauffälligkeiten sich bei einer Gruppe kieferorthopädischer Beratungsfälle finden lassen und welche dentalen Auffälligkeiten diese zeigen. Zur Durchführung der Arbeit wurden aus dem Patientengut der Poliklinik für Kieferorthopädie Frankfurt am Main 120 deutschsprachige Kinder (57 weibliche und 63 männliche) im Rahmen eines kieferorthopädischen Beratungsgespräches herangezogen. Aus den audiodigital registrierten Testsätzen wurden die zu untersuchenden Frikativlaute CH, S, SCH, X und Z sowie zur Kontrolle der Vokal A herausgeschnitten und nach der Linear-Prediction-Coding Methode aus dem Zeit- in den Frequenzbereich übertragen. Die Auswertung der so gewonnenen Daten erfolgte mit den Software-Programmen "TFR" und "SPC". Zusätzlich wurden von 102 der Patienten Kieferabformungen von Oberkiefer und Unterkiefer angefertigt. Diese wurden nach vier morphologischen Parametern ausgewertet, und zwar Angle-Klasse, horizontale Frontzahnstufe (Overjet), vertikale Frontzahnstufe (Overbite) sowie die Transversale Breite des Oberkiefers. Die angewandte Sprachanalysemethode zeigte, dass zwar tendenziell ein Zusammenhang zwischen den ausgewählten Frikativen und den analysierten morphologischen Parametern besteht, dieser aber nicht statistisch signifikant erfassbar war. Als Parameter mit der größten Aussagekraft erweist sich die transversale Breite des Oberkiefers. Bei transversaler Enge des Oberkiefers, insbesondere bei einem Kreuzbiss ergibt sich eine Verringerung der gemessenen Frequenzspektren. Eine Verringerung des Frequenzspektrums ist auditiv daran zu erkennen, dass bei der Bildung der “S”- und “SCH”-Laute ein “Pfeifen” zu vernehmen ist. Die Seitenzähne stehen zu weit palatinal und der bei der “S”-Lautbildung benötigte “S-Kanal” ist zu schmal. Eine geringere Breite des Frequenzspektrums ergab sich auch bei Probanden, bei denen ein zu breiter Oberkiefer vorlag, allerdings lagen auch hierbei die Messwerte unterhalb des Signifikanzniveaus. In diesem Fall stehen die oberen Seitenzähne zu weit bukkal und bei auditiver Beurteilung klingen “S”- Laute wie “SCH”-Laute. Darüber hinaus beeinflusst die vertikale Frontzahnstufe (Overbite), wenn auch in geringerem Ausmaß , die Aussprache. Auf Grund der Berechnungen war zu erkennen , dass beim offenen Biss der Anteil der Patienten mit ausgeprägten Artikulationsstörungen erhöht ist. Betroffen sind hierbei vor allem labiodental gebildete Laute und Patienten, bei denen die S-Lautbildung an der Unterkieferoder Oberkieferfront erfolgt. Beim tiefen Biss ließ sich keine signifikante Veränderung des Frequenzspektrums feststellen. Geringfügig beeinflusst auch die horizontale Frontzahnstufe (Overjet) die Aussprache. Bei Frikativen ergibt sich in diesem Zusammenhang eine minimale Absenkung der Frequenzen, vor allem in der Lautbreite. Die untersuchten Peaks liegen näher beieinander und der Laut klingt dumpfer. Die gemessenen Veränderungen liegen jedoch unterhalb des Signifikanzniveaus. Daneben konnte kein Zusammenhang zwischen der Angle-Klasse und der Artikulation festgestellt werden. Die sagittale Kieferrelation spielt demnach bei der Sprachlautbildung keine Rolle. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass sich durch die Anwendung von Computern mit immer größer werdenden Speicherkapazitäten und die auf ihnen mögliche digitale Signalverarbeitung zahlreiche neue Möglichkeiten der Forschung auf dem Gebiet der Sprachanalyse eröffnen. Als Beispiel hierfür kann die Entwicklung der Softwareprogramme "TFR" und "SPC" genannt werden. Ein Vorteil der digitalen Sprachverarbeitung ist, dass diese so oft und solange wie erforderlich analysiert und ggf. weiterverarbeitet werden kann. Außerdem ist mit ihrer Hilfe und der weiteren Datenauswertung mittels adäquater Softwareprogramme ein größtmögliches Maß an Objektivität gewährleistet. Da zum jetzigen Zeitpunkt sowohl der technische Aufwand als auch der Aufwand der Auswertung noch sehr hoch ist, wird das vorgestellte Sprachanalyseverfahren sicherlich bis auf Weiteres vor allem im klinisch-wissenschaftlichen Bereich und weniger in der alltäglichen Praxis zur Anwendung kommen. Die beiden grundlegenden Fragestellungen dieser Untersuchung a.) Welche der untersuchten Dsygnathien übt den größten Einfluss auf die Sprachlautbildung aus ? und b.) Handelt es sich bei der vorgestellten Methode um eine objektive Untersuchungsmöglichkeit, um Sprache mittels computergestützter Spektralanalyse sowie eines speziellen Auswertungsprogrammes zu analysieren? lassen sich demnach folgendermaßen beantworten: Als Parameter mit der größten Aussagekraft erweist sich die transversale Breite des Oberkiefers. Bei transversaler Enge des Oberkiefers, insbesondere bei einem Kreuzbiss, ergibt sich eine Verringerung der gemessenen Frequenzspektren. Die gemessenen Veränderungen waren statistisch aber nicht signifikant zu erfassen. Die vorgestellte Methode stellt eine objektive und reproduzierbare Untersuchungsmöglichkeit dar, um Sprache mittels computergestützter Spektralanalyse sowie eines speziellen Auswertungsprogrammes zu analysieren. Subjektive Einflüsse des Untersuchers lassen sich mit der vorgestellten Methode weitestgehend vermeiden, was objektive und reproduzierbare Ergebnisse ermöglicht.
• The aim of the prospective study in hand was to evaluate the possibility of objectively examining language using computer-aided spectral analysis and spectral analysis software programs. Furthermore, these speech analysis methods were also to be deployed to examine a possible relationship between certain dysgnathia and changes in the articulation of fricatives. Finally, the possibility of determining a relationship between certain speech disorders and dysgnathia was also of interest. In order to carry out the study, 120 german-speaking children (57 female and 63 male) without prior orthodontic treatment were drawn from the patients available for clinical research at the Health Care Centre for Orthodontics, Frankfurt am Main. A speech recording of the test sentence was made with a five-time repetition. The fricative sounds CH, S, SCH, X and Z, as well as the vowel A for control purposes were cut out of the audio-digitally recorded test sentences and transferred from the time area to the frequency area according to the Linear Prediction Coding method. An evaluation of the data gathered was carried out using the "TFR" and "SPC" software programs. The speech recordings were analysed and interpreted. In addition, jaw moulds were taken from 102 patients and analysed at the time of the speech recordings. Four parameters of dysgnathia (Angle-Class, Overjet, Overbite, width of upper/lower jaw) were examined and set into relation with the speech recordings. The applied speech analysis method showed that the formation of the fricatives selected from the test sentence is not influenced significantly by any of the four parameters. It follows, therefore, that neither the position of the lower jaw nor the overbite nor overjet or width of the upper/lower jaw has a statistical significant influence on pronunciation. The width of the upper jaw was determined to be the parameter which seemed to be heaving the most influence on speech sound production. Linked to a narrow upper jaw is a lower spectral frequency, which can be auditively recognized by listening to the "s"- and "sch"-sound. A whistling can be heard in these cases, because of the molars being positioned more palatinal and the "s-channel" is restricted. A minimized width of the spectral frequency is also found in patients with a very broad upper jaw. In these cases the molars are positioned buccally, causing the "s-sound" sounding like "sch". The measured differences were not of statistical significance. Furthermore speech sound production is influenced by the overbite. Patients with an anterior open bite were found to be having more severe dissabilities in speech sound production, especially in cases of labiodental produced sounds and "s"- sound-production using the upper and lower front teeth. An increased overbite was not found to be influencing speech sound production. Overjet was found to be influencing speech sound production, but not as much as the other mentioned parameters, with frikatives having minimally lower spectral frequencies. Examined peaks seemed to be narrowed to each other and the produced speech sounded throaty. The measured differences were not of statistical significance. Furthermore no influence between the angle-classification and speech sound production could be determined. Despite of that, it can be seen that the utilisation of computers with evergreater memory capabilities and the signal processing that can be conducted on them, is opening multiple new possibilities for the research into the area of speech analysis. An example of this is the development of the "TFR" and "SPC" software programs. An advantage of digital speech recording is that this can be analysed and where required processed as often and for as long as necessary. Furthermore, with its help together with further data evaluation using adequate software programs, the maximum possible degree of objectivity is warranted. The technical effort involved is at this point of time relatively low, however, the evaluation effort remains high, which means that the presented speech analysis procedure will be utilised especially in the clinical scientific area, but less so in everyday practice. Following out of this for the two most important aspects of this study a.) Which of the analysed dysgnathia influences speech sound production the most ? and b.) Can the applied speech analysis method be used to objectively examine speech sound production via a computer based spectral-analysis in combination with a specially designed computer program? the following statement can be given: Speech sound production is mostly influenced by the width of the upper jaw. Correlated to a narrow upper jaw is a minimized spectral frequency. Unfortunately the measured differences were not of statistical significance. Among other things, the applied technology allows an objective examination of articulation and interferences to this in cases of defective jaw and tooth positions.