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聽聲音診斷抑郁癥,深度學習進入心理疾病診斷領(lǐng)域

2016-07-13 來源:健客網(wǎng)社區(qū)  標簽: 掌上醫(yī)生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:抑郁癥誤診是醫(yī)療領(lǐng)域的突出問題,尤其是初級保健醫(yī)生經(jīng)常會犯這種錯誤。2009年,一份覆蓋50,000位病人的元研究發(fā)現(xiàn),醫(yī)生鑒別出抑郁癥的正確率只有大約50%,而且誤報率(將未患抑郁癥的人診斷為患者)超過了漏報率(將患上抑郁癥的人診斷為正常),兩者比列大約是3比1。這絕對是不能接受的。

  南加州大學的研究員們開發(fā)出了一套新的機器學習工具,可檢定抑郁癥患者中特定的語音特征,從而輔助診斷。這套工具名叫SimSensei,在面診過程中會傾聽病人的聲音特征,有心理障礙或神經(jīng)疾病的人會降低他們的元音發(fā)音,這可能讓診斷人員聽得不夠清楚。這個思路(當然)不能代替原先的人為診斷方案,但是它可以為診斷過程增添輔助的、客觀的有分量的資料。

  抑郁癥誤診是醫(yī)療領(lǐng)域的突出問題,尤其是初級保健醫(yī)生經(jīng)常會犯這種錯誤。2009年,一份覆蓋50,000位病人的元研究發(fā)現(xiàn),醫(yī)生鑒別出抑郁癥的正確率只有大約50%,而且誤報率(將未患抑郁癥的人診斷為患者)超過了漏報率(將患上抑郁癥的人診斷為正常),兩者比列大約是3比1。這絕對是不能接受的。

  但這也是無可厚非的。醫(yī)生(尤其是全科醫(yī)生)在相當程度上會過度診斷疾病,其原因有兩點:第一,相比于將有病診斷為無病,錯誤地將無病診斷為有病近乎是更加安全的;第二,每一次診斷中都面臨著各種可能性,消除其中的不確定性需要更多的專業(yè)知識以及更多的自信。

  診斷抑郁癥的一大難題是,抑郁癥是一種極其異源的疾?。╤eterogenousdisease)。它有多種多樣的病因,還有多種多樣的表現(xiàn)形式。一位初級保健醫(yī)生每周可能接待上百位病人,接觸到各種疾病,而且他們要從病人自我報告的諸多異常癥狀和基于面談的觀察中總結(jié)出精神病診斷結(jié)果,這其中的挑戰(zhàn)可想而知。所以,像SimSensei這樣的工具才存在巨大的發(fā)展空間。SimSensei追蹤語音中和抑郁癥有關(guān)的變化,并詳盡地記錄下來。“先前的研究揭示抑郁癥患者經(jīng)常表現(xiàn)出平淡或消極的感情反應(yīng)、語調(diào)沒有什么變化、音強和音高是單調(diào)的、語言活動減少、語速減慢、停頓時間增長以及停頓時長經(jīng)常變化,”南加州大學的一篇相關(guān)論文寫到,“此外,研究發(fā)現(xiàn)在抑郁狀態(tài)下的發(fā)音表現(xiàn)出聲道和聲帶的拉伸程度增強了。”

  對于基于噪聲數(shù)據(jù)做出預測的機器學習來說,這明顯是一個問題。一般而言,語音分析是此領(lǐng)域主要關(guān)注的問題之一。

  這套工具所做的分析表面上看來是十分簡單的。它簡化病人的語音,只保留元音,然后分析元音a,i和u的第一和第二共振峰(譜峰)的頻率。這個分析過程的前兩個部分涉及的儀器是真實語音檢測器和伴生的共振峰跟蹤器。第三個部分是算法,其實它是一種歷史相當久遠的機器學習方法(產(chǎn)生于1967年),被稱為k-均值算法。其基本工作方式是抓取數(shù)據(jù)集,將它們劃分到以某均值為中心的不同簇集中去。

  聚類的結(jié)果是一個三角形空間/圖形,在每一個拐點處是元音a,i和u的譜峰。三角形內(nèi)部的區(qū)域代表元音空間,而這就是這種算法要計算并呈現(xiàn)出來的。其呈現(xiàn)出來的空間然后與作為參考的「標準」元音空間比較,用比例方式表示測出來的抑郁(和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙)指標。

  “我們在擁有253個被試樣本的實驗中衡量自動化評估元音空間的結(jié)果,發(fā)現(xiàn)對于報告有抑郁癥和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙癥狀的被試對象,這種新穎的方法能探察出他們元音空間的明顯減少。”南加州大學的團隊總結(jié)到,“我們的研究證明,在分析全部對話的一部分或有限數(shù)量的語音數(shù)據(jù)時,這種測試是可靠的,這意味著這種算法是實用的。最后,我們成功揭示了在不同人口統(tǒng)計學數(shù)據(jù)和發(fā)音速度上,這種測試都具有較好的統(tǒng)計魯棒性。”

  分析得到的結(jié)果顯示,抑郁癥患者和非抑郁癥者,他們的元音空間率并沒有太大的區(qū)別,但是其間存在的區(qū)別足以說明問題。該研究最顯著的問題可能是根據(jù)被試對象的自我報告評估而對抑郁與非抑郁進行初步分級。另外,元音空間的減少可能不能完全歸于抑郁和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙,未來還將研究精神分裂癥、帕金森癥等疾病條件下的語音數(shù)據(jù)。

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