تشخيص اضطرابات الصحة النفسية من خلال تقييم التعبيرات الوجهية باستخدام الذكاء الاصطناعي

قام باحثون من ألمانيا بتطوير طريقة لتحديد الاضطرابات النفسية على أساس التعبيرات الوجهية التي تفسرها رؤية الكمبيوتر.

يمكن هذه النهج الجديدة لا فقط التمييز بين الأفراد غير المتأثرين والمصابين، ولكن يمكنها أيضًا التمييز بشكل صحيح بين الاكتئاب والفصام، وكذلك درجة تأثر المريض بالمرض في الوقت الحالي.

قدم الباحثون صورة مركبة تمثل مجموعة التحكم في اختباراتهم (على اليسار في الصورة أدناه) والمرضى الذين يعانون من اضطرابات نفسية (على اليمين). يتم مزج هويات عدة أشخاص في التمثيلات، ولا تمثل أي صورة فردًا معينًا:

المصدر: https://arxiv.org/pdf/2208.01369.pdf

الأفراد الذين يعانون من اضطرابات عاطفية تميل إلى أن يكون لديهم حواجب مرتفعة، ونظرات ثقيلة، ووجوه متورمة، وتعبيرات فم كلبية. لحماية خصوصية المرضى، هذه الصور المركبة هي الوحيدة المتاحة لدعم العمل الجديد.

حتى الآن، تم استخدام تحليل التأثير العاطفي في الغالب كأداة محتملة للتشخيص الأساسي.然而، النهج الجديد يُقدم طريقة ممكنة لتقييم تقدم المريض خلال العلاج، أو في بيئته المنزلية لمراقبة المرضى الخارجيين.

ينصPaper على ما يلي*:

‘الذهاب إلى ما هو أبعد من تشخيص الاكتئاب بواسطة الحاسوب في الحوسبة العاطفية، والتي تم تطويرها في دراسات سابقة دراسات، نُظهر أن الحالة العاطفية القابلة للقياس التي تم تقديرها بواسطة رؤية الكمبيوتر تحتوي على المزيد من المعلومات من التصنيف الكатегорي النقي.’

لقد أطلق الباحثون على هذه التقنية اسم التصوير العصبي البصري الإلكتروني (OEG)، وهي طريقة كاملة للاستدلال على الحالة العقلية بواسطة تحليل الصور الوجهية بدلاً من أجهزة الاستشعار الموضعية أو تقنيات التصوير الطبي القائم على الأشعة.

يخلص المؤلفون إلى أن OEG يمكن أن يكون ليس فقط مساعدًا ثانويًا للتشخيص والعلاج، ولكن في المدى الطويل، يمكن أن يكون بديلاً محتملاً لبعض أجزاء تقييمية من трубة العلاج، ويمكن أن يقلل من الوقت اللازم لمراقبة المرضى والتشخيص الأولي. ويلاحظون:

‘بشكل عام، تظهر النتائج التي تتنبأ بها الآلة أفضل من التقييمات القائمة على استبيانات المراقبين السريريين وتكون موضوعية. كما أن فترة القياس القصيرة نسبيًا من بضع دقائق لنهج رؤية الكمبيوتر ملحوظة، في حين أن الساعات أحيانًا ما تتطلبها المقابلات السريرية.’

然而، يحرص المؤلفون على التأكيد على أن رعاية المرضى في هذا المجال هي عملية متعددة الأوجه، مع العديد من المؤشرات الأخرى على حالة المريض التي يجب مراعاتها أكثر من التعبيرات الوجهية فقط، وأنها مبكرًا جدًا بالنسبة للاعتقاد بأن مثل هذا النظام يمكن أن يُستبدل تمامًا بالمناهج التقليدية للاضطرابات النفسية. ومع ذلك، فإنهم يعتبرون OEG تقنية واعدة، خاصةً كوسيلة لتقدير تأثيرات العلاج الدوائي في نظام المريض المحدد.

المقالة، التي تحمل عنوان الوجه للاضطرابات العاطفية، تأتي من ثمانية باحثين من مجموعة واسعة من المؤسسات من القطاعين الطبي والبحثي الخاص وال公共.

البيانات

(يتناول المقال الجديد في الغالب النظريات والأساليب الشائعة حاليًا في تشخيص المرضى الذين يعانون من اضطرابات نفسية، مع أقل اهتمام من المعتاد بالتقنيات والعمليات الفعلية المستخدمة في الاختبارات والتحريات المختلفة)

تم جمع البيانات في مستشفى الجامعة في آخن، مع 100 مريض متوازن بين الجنسين ومجموعة تحكم تضم 50 شخصًا غير مصابين. وشمل المرضى 35 مصابًا بالفصام و65 شخصًا يعانون من الاكتئاب.

对于 جزء المرضى من مجموعة الاختبار، تم أخذ القياسات الأولية في وقت الدخول الأول إلى المستشفى، والثانية قبل إخراجهم من المستشفى، مع فترة زمنية متوسطة تبلغ 12 أسبوعًا. تم توظيف المشاركين في مجموعة التحكم بشكل عشوائي من السكان المحليين، مع تكرار استقبالهم وإخراجهم مثل المرضى الفعليين.

في الواقع، يجب أن تكون “الحقيقة الأرضية” الأكثر أهمية لمثل هذا التجربة هي التشخيصات التي تم الحصول عليها بواسطة الطرق المعتمدة والمعايير، وهذا ما حدث في تجارب OEG.

然而، تم الحصول على بيانات إضافية خلال مرحلة جمع البيانات أكثر ملاءمة لتحليل الآلة: تم تسجيل مقابلات تبلغ مدتها في المتوسط 90 دقيقة على ثلاث مراحل باستخدام كاميرا ويب Logitech c270 الترفيهية التي تعمل بسرعة 25 إطارًا في الثانية.

تضمنت الجلسة الأولى مقابلة معيارية هاميلتون (المستندة إلى أبحاث أُجريت في عام 1960)، مثل تلك التي يتم تقديمها عادةً عند القبول. في المرحلة الثانية، وعلى غير العادة، تم عرض فيديوهات لمجموعة من التعبيرات الوجهية على المرضى (وأقرانهم في مجموعة التحكم)، وتمت مطالبتهم بمحاكاة كل من هذه التعبيرات، مع بيان تقديرهم ل状態 النفسي في ذلك الوقت، بما في ذلك الحالة العاطفية والشدة. استمرت هذه المرحلة حوالي 10 دقائق.

في المرحلة الثالثة والأخيرة، تم عرض 96 فيديو لممثلين، استمر كل منها لمدة تزيد قليلاً عن 10 ثوان، ويبدو أنهم يروون تجارب عاطفية مكثفة. ثم تمت مطالبة المشاركين بتقييم العاطفة والشدة المُ表现ين في الفيديوهات، بالإضافة إلى مشاعرهم الخاصة. استمرت هذه المرحلة حوالي 15 دقيقة.

الطريقة

لتحقيق متوسط القيم للوجوه المحصورة (انظر الصورة الأولى أعلاه)، تم التقاط معالم عاطفية باستخدام إطار العمل EmoNet. بعد ذلك، تم تحديد العلاقة بين شكل الوجه وشكل الوجه المتوسط (المتوسط) من خلال التحويل التأفيقي القطعي.

تم إجراء تحليل التعبير العاطفي البعدي و توقعات نظرة العين على كل قطعة تم تحديدها في المرحلة السابقة.

في هذه المرحلة، أشارت الاستدلال العاطفي القائم على الصوت إلى أن لحظة قابلة للتعلم قد وصلت في حالة المريض العقلية، والمهمة هي التقاط الصورة الوجهية المقابلة وتطوير ذلك البعد ونطاق حالة المريض.

(في الفيديو أعلاه، نرى العمل الذي تم تطويره بواسطة مؤلفي تقنيات التعرف على العواطف البعدي المستخدمة من قبل الباحثين في العمل الجديد).

تم حساب الجيوديسيك الشكلي للمادة لكل إطار من البيانات، وتم تطبيق تقليص قيم特ية فريدة (SVD). تم نمذجة البيانات الزمنية الناتجة في النهاية كعملية VAR، وتم تقليلها بشكل أكبر من خلال SVD قبل التكيف MAP.

سير عمل تقليص الجيوديسيك.

تمت معالجة قيم القيمة والاستثارة في شبكة EmoNet بشكل مماثل مع نمذجة VAR وحساب نواة التسلسل.

التجارب

كما هو مذكور سابقًا، العمل الجديد هو في الأساس ورقة بحثية طبية أكثر من كونه تقديمًا قياسيًا لرؤية الكمبيوتر، ونحن نشير القارئ إلى الورقة نفسها لتغطية شاملة لتقنيات OEG المتنوعة التي أجريها الباحثون.

ومع ذلك، لتلخيص بعضها:

إشارات الاضطراب العاطفي

ここで、40 مشاركًا (ليسوا من مجموعة التحكم أو المرضى) تمت مطالبتهم بتقييم الوجوه المتوسطة المقدرة (انظر أعلاه) فيما يتعلق بعدد من الأسئلة، دون إعلامهم بالسياق البيانات.

كانت الأسئلة هي:

ما الجنس للوجهين؟
هل الوجهان لهما مظهر جذاب؟
هل الوجهان موثوق بهما؟
كيف تقيّم قدرة هؤلاء الأشخاص على التصرف؟
ما هي العاطفة للوجهين؟
ما هو مظهر البشرة للوجهين؟
ما انطباع النظرة؟
هل الوجهان لهما زوايا فم منخفضة؟
هل الوجهان لهما حواجب مرتفعة؟
هل هؤلاء الأشخاص مرضى سريريون؟

وجد الباحثون أن هذه التقييمات العمياء تتوافق مع حالة البيانات المُعالجة:

نتائج مخطط الصندوق لاستطلاع “الوجه المتوسط”.

التقييم السريري

为了 تقييم فائدة OEG في التقييم الأولي، قام الباحثون أولاً بتقييم مدى فعالية التقييم السريري القياسي بمفرده، بقياس مستويات التحسين بين الاستقبال والمرحلة الثانية (عندما يتلقى المريض عادةً علاجات دوائية).

خلصت الباحثون إلى أن حالة المريض وخطورة الأعراض يمكن تقييمها جيدًا بهذه الطريقة، مع تحقيق ارتباط يبلغ 0.82. ومع ذلك، ثبت أن التشخيص الدقيق للاكتئاب أو الفصام أكثر تحديًا، حيث حصل التقييم القياسي فقط على درجة -0.03 في هذه المرحلة المبكرة.

يقول المؤلفون:

‘في جوهره، يمكن تحديد حالة المريض جيدًا باستخدام الاستبيانات المعتادة. ومع ذلك، هذا هو كل ما يمكن استخلاصه منها. لا يشير إلى ما إذا كان شخص ما مصابًا بالاكتئاب أو الفصام. نفس الشيء ينطبق على استجابة العلاج.’

كانت نتائج العملية الآلية قادرة على تحقيق درجات أعلى في هذا المجال المشكل، ودرجات مماثلة لجوانب التقييم الأولي للمريض:

الأرقام الأكبر هي أفضل. على اليسار، نتائج دقة التقييم القائم على المقابلة على مدار أربع مراحل من بنية الاختبار؛ على اليمين، نتائج الآلة.

تشخيص الاضطراب

تمييز الاكتئاب عن الفصام من خلال الصور الوجهية الثابتة ليس أمرًا سهلًا. تمكنت العملية الآلية من تحقيق درجات دقة عالية عبر مراحل مختلفة من التجارب:

في تجارب أخرى، كان الباحثون قادرين على إظهار أدلة على أن OEG يمكنه اكتشاف تحسن المريض من خلال العلاج الدوائي، والعلاج العام للاضطراب:

‘الاستدلال العاطفي على المعرفة السابقة التجريبية لجمع البيانات điều chỉnh العلاج الدوائي من أجل ملاحظة عودة إلى التنظيم الفسيولوجي للديناميات الوجهية. لم يكن من الممكن ملاحظة مثل هذا العودة خلال الوصفة السريرية.’

‘في الوقت الحالي، لا يزال من غير الواضح ما إذا كان مثل هذا التوصية القائمة على الآلة سوف تؤدي في الواقع إلى نجاح علاجي أفضل. خاصة لأنها معروفة بأي جانب من الآثار الجانبية التي يمكن أن تسببها الأدوية على مدى فترة زمنية طويلة.’

‘ومع ذلك، [هذه الأنواع] من النهج المخصص للمريض سوف تكسر الحواجز الخاطئة للتصنيف الكатегорي الشائع الذي لا يزال سائدًا في الحياة اليومية.’

* تحويلي لمراجع المؤلفين إلى روابط.

نُشر لأول مرة في 3 أغسطس 2022.