Effects of Personal Protective Equipment on Speech Acoustics
Ahmet Mutlu1, Serdal Celik1, Mehmet Akif Kilic21Department of Otorhinolaryngology, Istanbul Medeniyet University Faculty of Medicine, Istanbul, Türkiye; Department of Otorhinolaryngology, Goztepe Prof. Dr. Suleyman Yalcin City Hospital, Istanbul, Türkiye2Department of Otorhinolaryngology, Umraniye Training and Research Hospital, Istanbul, Türkiye
Objectives: The transmission of severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 occurs primarily through droplets, which highlights the importance of protecting the oral, nasal, and conjunctival mucosas using personal protective equipment (PPE). The use of PPE can lead to communication difficulties between healthcare workers and patients. This study aimed to investigate changes in the acoustic parameters of speech sounds when different types of PPE are used.
Methods: A cross-sectional study was conducted, enrolling 18 healthy male and female participants. They were instructed to produce a sustained [ɑː] vowel for at least 3 s to estimate voice quality. In addition, all Turkish vowels were produced for a minimum of 200 ms. Finally, three Turkish fricative consonants ([f ], [s], and [ʃ]) were produced in a consonant/vowel/consonant format with different vowel contexts within a carrier sentence. Recordings were repeated under the following conditions: no PPE, surgical mask, N99 mask, face shield, surgical mask + face shield, and N99 mask + face shield. All recordings were subjected to analysis.
Results: Frequency perturbation parameters did not show significant differences. However, in males, all vowels except [u] in the first formant (F1), except [ɔ] and [u] in the second formant (F2), except [ɛ] and [ɔ] in the third formant (F3), and only [i] in the fourth formant (F4) were significant. In females, all vowels except [i] in F1, except [u] in F2, all vowels in F3, and except [u] and [ɯ] in F4 were significant. Spectral moment values exhibited significance in both groups.
Conclusion: The use of different types of PPE resulted in variations in speech acoustic features. These findings may be attributed to the filtering effects of PPE on specific frequencies and the potential chamber effect in front of the face. Understanding the impact of PPE on speech acoustics contributes to addressing communication challenges in healthcare settings.
Kişisel Koruyucu Ekipmanların Konuşma Akustiği Üzerine Etkisi
Ahmet Mutlu1, Serdal Celik1, Mehmet Akif Kilic21İstanbul Medeniyet Üniversitesi Tıp Fakültesi, Kulak Burun Boğaz Hastalıkları Ana Bilim Dalı, İstanbul; Göztepe Prof. Dr. Süleyman Yalçın Şehir Hastanesi, Kulak Burun Boğaz Hastalıkları Kliniği, İstanbul2Ümraniye Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Kulak Burun Boğaz Hastalıkları Kliniği, İstanbul
Amaç: Ciddi akut solunum sendromu koronavirüs-2 (SARS-CoV-2) damlacıklar aracılığıyla bulaşırken, bu nedenle ağız, burun ve konjonktival mukozaların korunmasının önemi kişisel koruyucu ekipmanların (KKE) kullanılmasını gerektirmektedir. KKE kullanımı, sağlık çalışanları ve hastalar arasında iletişim zorluklarına neden olabilmektedir. Bu çalışma, farklı KKE tiplerinin kullanıldığı durumlarda konuşma seslerinin akustik parametrelerindeki değişikliklerini araştırmayı amaçlamaktadır.
Yöntemler: Kesitsel bir çalışma olarak 18 sağlıklı erkek ve kadın katılımcı dahil edildi. Katılımcılara, ses kalitesini değerlendirmek için en az 3 saniye boyunca sürekli bir [ɑː] ünlüsünü üretmeleri istendi. Ayrıca, tüm Türkçe ünlülerini en az 200 ms süreyle üretmeleri istendi. Son olarak, bir taşıyıcı cümle içinde farklı ünlü bağlamlarıyla birlikte üç Türkçe sürtünmeli ünsüzü ([f], [s], [ʃ]) üretildi. Kayıtlar, şu koşullarda tekrarlandı: KKE olmadan, cerrahi maske, N99 maske, yüz siperliği, cerrahi maske + yüz siperliği ve N99 maske + yüz siperliği. Tüm kayıtlar analiz edildi.
Sonuçlar: Frekans bozulma parametrelerinde anlamlı farklılıklar gözlenmedi. Ancak erkeklerde, birinci formant (F1) içinde [u] hariç tüm ünlüler, ikinci formant (F2) içinde [ɔ] ve [u] hariç tüm ünlüler, üçüncü formant (F3) içinde [ɛ] ve [ɔ] hariç tüm ünlüler ve dördüncü formant (F4) içinde sadece [i] anlamlıydı. Kadınlarda ise, birinci formant (F1) içinde [i] hariç tüm ünlüler, ikinci formant (F2) içinde [u] hariç tüm ünlüler, üçüncü formant (F3) içinde tüm ünlüler ve dördüncü formant (F4) içinde [u] ve [ɯ] hariç tüm ünlüler anlamlıydı. Spektral moment değerleri her iki grupta da anlamlı bulundu.
Sonuçlar: Farklı KKE tiplerinin kullanımı konuşma akustik özelliklerinde farklılıklara yol açmaktadır. Bu bulgular, KKE'nin belirli frekanslardaki filtreleme etkileri ve yüz önünde potansiyel bir boşluk etkisi ile ilişkilendirilebilir. KKE'nin konuşma akustiğine etkisinin anlaşılması, sağlık ortamlarında iletişim zorluklarının ele alınmasına katkı sağlar. (SETB-2023-04-052)
Corresponding Author: Ahmet Mutlu
Manuscript Language: English