Healthcare
Diagnose van geestesgesondheidsversteurings deur KI-gesigsuitdrukking-evaluering
Navorsers van Duitsland het 'n metode ontwikkel om geestesversteurings te identifiseer gebaseer op gesigsuitdrukkings wat deur rekenaarvisie geïnterpreteer word.
Die nuwe benadering kan nie net onderskei tussen ongeaffekteerde en geaffekteerde proefpersone nie, maar kan ook depressie korrek van skisofrenie onderskei, asook die mate waarin die pasiënt tans deur die siekte geraak word.
Die navorsers het 'n saamgestelde beeld verskaf wat die kontrolegroep vir hul toetse (links in die prent hieronder) en die pasiënte wat aan geestesversteurings ly (regs) verteenwoordig. Die identiteite van veelvuldige mense word in die voorstellings vermeng, en nie een van die beelde beeld 'n spesifieke individu uit nie:
Bron: https://arxiv.org/pdf/2208.01369.pdf
Individue met affektiewe versteurings is geneig om geligde wenkbroue, loodagtige blikke, geswelde gesigte en hanghond-monduitdrukkings te hê. Om pasiënt se privaatheid te beskerm, is hierdie saamgestelde beelde die enigste wat ter ondersteuning van die nuwe werk beskikbaar gestel word.
Tot nou toe is gesigaffekte-herkenning hoofsaaklik gebruik as 'n potensiële hulpmiddel vir basiese diagnose. Die nuwe benadering bied eerder 'n moontlike metode om pasiëntvordering deur die behandeling te evalueer, of anders (moontlik, alhoewel die koerant dit nie voorstel nie) in hul eie huishoudelike omgewing vir buitepasiëntmonitering.
Die koerant sê*:
'Om verder te gaan as masjiendiagnose van depressie in affektiewe rekenaars, wat ontwikkel is in vorige studies, wys ons dat die meetbare affektiewe toestand wat deur middel van rekenaarvisie beraam word, baie meer inligting bevat as die suiwer kategoriese klassifikasie.'
Die navorsers het hierdie tegniek gedoop Opto Elektroniese Enkefalografie (OEG), 'n heeltemal passiewe metode om geestelike toestand af te lei deur gesigsbeeldanalise in plaas van aktuele sensors of straalgebaseerde mediese beeldtegnologieë.
Die skrywers kom tot die gevolgtrekking dat OEG moontlik nie net 'n blote sekondêre hulpmiddel vir diagnose en behandeling kan wees nie, maar, op die lang termyn, 'n potensiële vervanging vir sekere evaluatiewe dele van die behandelingspyplyn, en een wat die tyd wat nodig is vir pasiënt kan verminder. monitering en aanvanklike diagnose. Hulle merk op:
'Algehele, die resultate wat deur die masjien voorspel is, toon beter korrelasies in vergelyking met die suiwer kliniese waarnemergradering-gebaseerde vraelyste en is ook objektief. Die relatief kort meettydperk van 'n paar minute vir die rekenaarvisiebenaderings is ook opmerklik, terwyl ure soms vir die kliniese onderhoude benodig word.'
Die skrywers is egter gretig om te beklemtoon dat pasiëntsorg in hierdie veld 'n multi-modale strewe is, met baie ander aanwysers van pasiënttoestand wat oorweeg moet word as net hul gesigsuitdrukkings, en dat dit te vroeg is om te oorweeg dat so 'n stelsel tradisionele benaderings tot geestesversteurings heeltemal vervang. Nietemin beskou hulle OEG as 'n belowende bykomende tegnologie, veral as 'n metode om die effekte van farmaseutiese behandeling volgens 'n pasiënt se voorgeskrewe regime te gradeer.
Die papier is getiteld Die gesig van affektiewe versteurings, en kom van agt navorsers oor 'n wye reeks instellings uit die private en openbare mediese navorsingsektor.
data
(Die nuwe referaat handel meestal oor die verskillende teorieë en metodes wat tans gewild is in pasiëntdiagnose van geestesversteurings, met minder aandag as gewoonlik aan die werklike tegnologieë en prosesse wat in die toetse en verskeie eksperimente gebruik word)
Data-insameling het by die Universiteitshospitaal in Aken plaasgevind, met 100 geslagsgebalanseerde pasiënte en 'n kontrolegroep van 50 nie-geaffekteerde mense. Die pasiënte het 35 lyers aan skisofrenie en 65 mense wat aan depressie ly, ingesluit.
Vir die pasiëntgedeelte van die toetsgroep is aanvanklike metings geneem ten tyde van eerste hospitalisasie, en die tweede voor hul ontslag uit die hospitaal, wat oor 'n gemiddelde interval van 12 weke strek. Die kontrolegroepdeelnemers is arbitrêr uit die plaaslike bevolking gewerf, met hul eie induksie en 'ontslag' wat dié van die werklike pasiënte weerspieël.
In werklikheid moet die belangrikste 'grondwaarheid' vir so 'n eksperiment diagnoses wees wat deur goedgekeurde en standaardmetodes verkry word, en dit was die geval vir die OEG-proewe.
Die data-insamelingstadium het egter bykomende data verkry wat meer geskik is vir masjieninterpretasie: onderhoude van gemiddeld 90 minute is oor drie fases vasgelê met 'n Logitech c270-verbruikerswebkamera wat teen 25fps loop.
Die eerste sessie het bestaan uit 'n standaard Hamilton onderhoud (gebaseer op navorsing ontstaan omstreeks 1960), soos gewoonlik by toelating gegee sou word. In die tweede fase, ongewoon, is die pasiënte (en hul eweknieë in die kontrolegroep) gewys videos van 'n reeks gesigsuitdrukkings, en gevra om elkeen hiervan na te boots, terwyl hulle hul eie skatting van hul geestelike toestand op daardie tydstip, insluitend emosionele toestand en intensiteit, gee. Hierdie fase het ongeveer tien minute geduur.
In die derde en laaste fase is aan die deelnemers 96 video's van akteurs gewys, wat net meer as tien sekondes elk geduur het, wat blykbaar intense emosionele ervarings vertel. Die deelnemers is toe gevra om die emosie en intensiteit wat in die video's verteenwoordig word, sowel as hul eie ooreenstemmende gevoelens te evalueer. Hierdie fase het ongeveer 15 minute geduur.
Metode
Om by die gemiddelde gemiddelde van die vasgevang gesigte uit te kom (sien eerste prent hierbo), is emosionele landmerke vasgevang met die EmoNet raamwerk. Vervolgens is ooreenstemming tussen die gesigsvorm en die gemiddelde (gemiddelde) gesigsvorm deur bepaal stuksgewys affiene transformasie.
Dimensionele emosieherkenning en oog blik voorspelling is uitgevoer op elke landmerksegment wat in die vorige stadium geïdentifiseer is.
Op hierdie stadium het oudio-gebaseerde emosie-afleiding aangedui dat 'n leerbare oomblik in die pasiënt se geestestoestand aangebreek het, en die taak is om die ooreenstemmende gesigsbeeld vas te vang en daardie dimensie en domein van hul affektiewe toestand te ontwikkel.
(In die video hierbo sien ons die werk wat ontwikkel is deur die skrywers van die dimensionele emosieherkenningstegnologieë wat deur die navorsers vir die nuwe werk gebruik word).
Die geodetiese vorm van die materiaal is vir elke raam van die data bereken, en Enkelvoudige Waarde-ontbinding (SVD) vermindering toegepas. Die resulterende tydreeksdata is uiteindelik gemodelleer as 'n VAR proses, en dan verder verminder via SVD voor MAP aanpassing.
Werkvloei vir die geodetiese reduksieproses.
Die valensie- en opwekkingswaardes in die EmoNet-netwerk is ook op soortgelyke wyse verwerk met VAR-modellering en volgordekernberekening.
Eksperimente
Soos vroeër verduidelik, is die nuwe werk hoofsaaklik 'n mediese navorsingsartikel eerder as 'n standaard rekenaarvisie-voorlegging, en ons verwys die leser na die referaat self vir 'n diepgaande dekking van die diverse OEG-eksperimente wat deur die navorsers uitgevoer word.
Nietemin, om 'n seleksie van hulle op te som:
Aanwysings vir affektiewe versteuring
Hier is 40 deelnemers (nie van die kontrole- of pasiëntgroep nie) gevra om die geëvalueerde gemiddelde gesigte (sien hierbo) ten opsigte van 'n aantal vrae te beoordeel, sonder om ingelig te wees oor die konteks van die data. Die vrae was:
Wat is die geslag van die twee gesigte?
Het die gesigte 'n aantreklike voorkoms?
Is hierdie gesigte betroubare persone?
Hoe beoordeel jy die vermoë van hierdie mense om op te tree?
Wat is die emosie van die twee gesigte?
Wat is die velvoorkoms van die twee gesigte?
Wat is die indruk van die blik?
Het die twee gesigte hangende mondhoeke?
Het die twee gesigte verhewe oogbruin?
Is hierdie persone kliniese pasiënte?
Die navorsers het bevind dat hierdie blinde evaluasies gekorreleer is met die geregistreerde toestand van die verwerkte data:
Box plot resultate vir die 'gemiddelde gesig' opname.
Kliniese Assessering
Om die nut van OEG in aanvanklike assessering te meet, het die navorsers eers geëvalueer hoe effektief standaard kliniese assessering op sigself is, met die vlakke van verbetering tussen die induksie en die tweede fase (teen watter tyd die pasiënt tipies medisyne-gebaseerde behandelings ontvang.
Die navorsers het tot die gevolgtrekking gekom dat status en simptoom erns goed beoordeel kan word deur hierdie metode, wat 'n korrelasie van 0.82 behaal. 'n Akkurate diagnose van óf skisofrenie óf depressie was egter meer uitdagend, met die standaardmetode wat op hierdie vroeë stadium slegs 'n telling van -0.03 behaal het.
Die skrywers lewer kommentaar:
'In wese kan die pasiëntstatus relatief goed bepaal word met behulp van die gewone vraelyste. Dit is egter in wese al wat daaruit afgelei kan word. Of iemand depressief of eerder skisofrenies is, word nie aangedui nie. Dieselfde geld vir die behandelingsreaksie.'
Die resultate van die masjienproses kon hoër tellings in hierdie probleemarea verkry, en vergelykbare tellings vir die aanvanklike pasiëntevalueringsaspek:
Hoër getalle is beter. Aan die linkerkant, standaard onderhoud-gebaseerde evaluering akkuraat resultate oor vier fases van die toets argitektuur; aan die regterkant, masjiengebaseerde resultate.
Disorder Diagnose
Om depressie van skisofrenie te onderskei deur statiese gesigbeelde is nie 'n onbenullige saak nie. Kruisgevalideer, die masjienproses was in staat om hoë akkuraatheidtellings oor die verskillende fases van die proewe te verkry:
In ander eksperimente kon die navorsers bewyse demonstreer dat OEG pasiëntverbetering kan waarneem deur farmakologiese behandeling en algemene behandeling van die siekte:
'Die oorsaaklike afleiding oor die empiriese voorkennis van die data-insameling het die farmakologiese behandeling aangepas om 'n terugkeer na die fisiologiese regulering van die gesigsdinamika waar te neem. So 'n terugkeer kon nie tydens die kliniese voorskrif waargeneem word nie.
'Op die oomblik is dit nie duidelik of so 'n masjiengebaseerde aanbeveling wel tot 'n aansienlik beter sukses van terapie sal lei nie. Veral omdat dit bekend is watter newe-effekte medikasie oor 'n lang tydperk kan hê.
'[Hierdie soort] pasiënt-aangepaste benaderings sal egter die hindernisse verbreek van die algemene kategoriese klassifikasieskema wat steeds oorheersend in die daaglikse lewe gebruik word.'
* My omskakeling van die skrywers se inlyn-aanhalings na hiperskakels.
Eerste gepubliseer 3 Augustus 2022.
