الرعاية الصحية
تشخيص اضطرابات الصحة العقلية من خلال تقييم تعبيرات الوجه بالذكاء الاصطناعي
طور باحثون من ألمانيا طريقة لتحديد الاضطرابات العقلية بناءً على تعابير الوجه التي تفسرها الرؤية الحاسوبية.
لا يمكن للنهج الجديد التمييز بين الأشخاص غير المصابين والمتأثرين فحسب ، بل يمكنه أيضًا التمييز بشكل صحيح بين الاكتئاب والفصام ، وكذلك الدرجة التي يتأثر بها المريض حاليًا بالمرض.
قدم الباحثون صورة مركبة تمثل المجموعة الضابطة لاختباراتهم (على اليسار في الصورة أدناه) والمرضى الذين يعانون من اضطرابات عقلية (يمين). يتم مزج هويات عدة أشخاص في التمثيلات ، ولا تصور أي صورة فردًا معينًا:
المصدر: https://arxiv.org/pdf/2208.01369.pdf
يميل الأفراد المصابون بالاضطرابات العاطفية إلى رفع الحواجب ، ونظرات الرصاص ، وتورم الوجوه وتعبيرات الفم المتدلية. لحماية خصوصية المريض ، هذه الصور المركبة هي الوحيدة المتاحة لدعم العمل الجديد.
حتى الآن ، تم استخدام التعرف على تأثير الوجه بشكل أساسي كأداة محتملة للتشخيص الأساسي. يقدم النهج الجديد ، بدلاً من ذلك ، طريقة ممكنة لتقييم تقدم المريض خلال العلاج ، أو (على الأرجح ، على الرغم من أن الورقة لا تقترح ذلك) في بيئتهم المحلية لمراقبة المرضى الخارجيين.
تقول الورقة *:
تجاوز التشخيص الآلي للاكتئاب في الحوسبة العاطفية ، والذي تم تطويره في سابق دراسات، نظهر أن الحالة العاطفية القابلة للقياس المقدرة عن طريق رؤية الكمبيوتر تحتوي على معلومات أكثر بكثير من التصنيف الفئوي البحت.
أطلق الباحثون عليها اسم هذه التقنية تصوير الدماغ الإلكتروني البصري (OEG) ، وهي طريقة سلبية تمامًا لاستنتاج الحالة العقلية عن طريق تحليل صورة الوجه بدلاً من المستشعرات الموضعية أو تقنيات التصوير الطبي القائمة على الأشعة.
استنتج المؤلفون أن OEG قد لا يكون مجرد مساعد ثانوي للتشخيص والعلاج ، ولكن على المدى الطويل ، بديل محتمل لبعض الأجزاء التقييمية لخط أنابيب العلاج ، والذي يمكن أن يقلل من الوقت اللازم للمريض. المراقبة والتشخيص الأولي. يلاحظون:
بشكل عام ، تظهر النتائج التي تنبأ بها الجهاز ارتباطات أفضل مقارنة بالاستبيانات القائمة على تصنيف المراقب السريري وهي أيضًا موضوعية. وتجدر الإشارة أيضًا إلى فترة القياس القصيرة نسبيًا لبضع دقائق لمقاربات رؤية الكمبيوتر ، في حين أن الساعات تكون مطلوبة في بعض الأحيان للمقابلات السريرية.
ومع ذلك ، يحرص المؤلفون على التأكيد على أن رعاية المرضى في هذا المجال هي مسعى متعدد الوسائط ، مع وجود العديد من المؤشرات الأخرى لحالة المريض التي يجب أخذها في الاعتبار غير مجرد تعبيرات الوجه ، وأنه من السابق لأوانه اعتبار أن مثل هذا النظام يمكن تماما كبديل للنهج التقليدية للاضطرابات النفسية. ومع ذلك ، فإنهم يعتبرون OEG تقنية مساعدة واعدة ، لا سيما كطريقة لتصنيف آثار العلاج الصيدلاني في النظام الموصوف للمريض.
• ورقة بعنوان وجه الاضطرابات العاطفية، ويأتي من ثمانية باحثين عبر مجموعة واسعة من المؤسسات من قطاع البحوث الطبية الخاص والعام.
البيانات
(تتناول الورقة الجديدة في الغالب النظريات والأساليب المختلفة الشائعة حاليًا في تشخيص المريض للاضطرابات النفسية ، مع اهتمام أقل من المعتاد بالتقنيات والعمليات الفعلية المستخدمة في الاختبارات والتجارب المختلفة)
تم جمع البيانات في مستشفى الجامعة في آخن ، مع 100 مريض متوازن بين الجنسين ومجموعة مراقبة من 50 شخصًا غير متأثر. وكان من بين المرضى 35 مصابا بالفصام و 65 مصابا بالاكتئاب.
بالنسبة لجزء المريض من مجموعة الاختبار ، تم أخذ القياسات الأولية في وقت الاستشفاء الأول ، والثانية قبل خروجهم من المستشفى ، على مدى فترة متوسطها 12 أسبوعًا. تم تجنيد المشاركين في المجموعة الضابطة بشكل تعسفي من السكان المحليين ، مع تحريضهم و "تفريغهم" مما يعكس حالة المرضى الفعليين.
في الواقع ، يجب أن تكون أهم "الحقيقة الأساسية" لمثل هذه التجربة هي التشخيصات التي تم الحصول عليها بالطرق المعتمدة والقياسية ، وكان هذا هو الحال بالنسبة لتجارب OEG.
ومع ذلك ، حصلت مرحلة جمع البيانات على بيانات إضافية أكثر ملاءمة لتفسير الآلة: تم التقاط المقابلات التي يبلغ متوسطها 90 دقيقة على ثلاث مراحل باستخدام كاميرا ويب مستهلك Logitech c270 تعمل بسرعة 25 إطارًا في الثانية.
تتألف الجلسة الأولى من معيار مقابلة هاميلتون (على أساس البحث نشأت حوالي عام 1960) ، مثل تلك التي يتم تقديمها عادةً عند القبول. في المرحلة الثانية ، بشكل غير عادي ، تم عرض المرضى (ونظرائهم في المجموعة الضابطة) أشرطة الفيديو من سلسلة من تعابير الوجه ، وطلب تقليد كل من هذه ، مع ذكر تقديرهم الخاص لحالتهم العقلية في ذلك الوقت ، بما في ذلك الحالة العاطفية والشدة. استمرت هذه المرحلة حوالي عشر دقائق.
في المرحلة الثالثة والأخيرة ، عُرض على المشاركين 96 مقطع فيديو لممثلين ، استمر كل منها ما يزيد قليلاً عن عشر ثوانٍ ، وكانوا على ما يبدو يروون تجارب عاطفية مكثفة. ثم طُلب من المشاركين تقييم الانفعال والشدة التي تظهر في مقاطع الفيديو ، بالإضافة إلى مشاعرهم المقابلة. استمرت هذه المرحلة حوالي 15 دقيقة.
خدمة التوصيل
للوصول إلى متوسط متوسط الوجوه التي تم التقاطها (انظر الصورة الأولى أعلاه) ، تم التقاط المعالم العاطفية بامتداد ايمونيت نطاق. بعد ذلك ، تم تحديد التوافق بين شكل الوجه والمتوسط (المتوسط) من خلال متعدد الجزئيات Affine التحويل.
التعرف على المشاعر الأبعاد و التنبؤ بنظرة العين على كل جزء من المعالم تم تحديده في المرحلة السابقة.
في هذه المرحلة ، أشار الاستدلال العاطفي المستند إلى الصوت إلى أن لحظة قابلة للتعليم قد وصلت إلى الحالة العقلية للمريض ، والمهمة هي التقاط صورة الوجه المقابلة وتطوير هذا البعد ومجال حالة تأثيرهم.
(في الفيديو أعلاه ، نرى العمل الذي طوره مؤلفو تقنيات التعرف على المشاعر البعدية التي استخدمها الباحثون للعمل الجديد).
تم حساب الشكل الجيوديسي للمادة لكل إطار من البيانات ، وتحليل القيمة الفردية (SVD) تطبيق التخفيض. تم في النهاية نمذجة بيانات السلاسل الزمنية الناتجة كـ a VAR عملية ، ثم يتم تقليلها بشكل أكبر عبر SVD قبل التكيف مع MAP.
سير العمل لعملية التخفيض الجيوديسي.
تمت أيضًا معالجة قيم التكافؤ والإثارة في شبكة EmoNet بالمثل باستخدام نمذجة VAR وحساب نواة التسلسل.
التجارب
كما أوضحنا سابقًا ، فإن العمل الجديد عبارة عن ورقة بحث طبية في المقام الأول بدلاً من تقديم رؤية كمبيوتر قياسي ، ونحيل القارئ إلى الورقة نفسها للحصول على تغطية متعمقة لتجارب OEG المتنوعة التي يديرها الباحثون.
ومع ذلك ، لتلخيص مجموعة منها:
إشارات الاضطراب الوجداني
هنا طُلب من 40 مشاركًا (ليسوا من مجموعة التحكم أو مجموعة المرضى) تقييم الوجوه المتوسطة التي تم تقييمها (انظر أعلاه) فيما يتعلق بعدد من الأسئلة ، دون إبلاغهم بسياق البيانات. كانت الأسئلة:
ما هو جنس الوجهين؟
هل الوجوه لها مظهر جذاب؟
وهل هذه الوجوه أشخاص مؤتمنون؟
كيف تقيم قدرة هؤلاء الناس على التصرف؟
ما هي عاطفة الوجهين؟
ما هو مظهر بشرة الوجهين؟
ما هو انطباع النظرة؟
هل للوجهين زوايا فم متدلية؟
هل الوجهان قد رفعوا عيونهم بنية اللون؟
هل هؤلاء الأشخاص مرضى سريريون؟
وجد الباحثون أن هذه التقييمات العمياء مرتبطة بالحالة المسجلة للبيانات المعالجة:
نتائج مخطط المربع لاستطلاع "الوجه المتوسط".
التقييم السريري
لقياس فائدة OEG في التقييم الأولي ، قام الباحثون أولاً بتقييم مدى فعالية التقييم السريري القياسي في حد ذاته ، وقياس مستويات التحسن بين التحريض والمرحلة الثانية (في الوقت الذي يتلقى فيه المريض عادةً علاجات قائمة على الأدوية.
خلص الباحثون إلى أنه يمكن تقييم الحالة وشدة الأعراض جيدًا بهذه الطريقة ، مما يحقق ارتباطًا قدره 0.82. ومع ذلك ، ثبت أن التشخيص الدقيق لمرض انفصام الشخصية أو الاكتئاب أكثر صعوبة ، حيث حصلت الطريقة القياسية على درجة -0.03 فقط في هذه المرحلة المبكرة.
تعليق المؤلفين:
في الأساس ، يمكن تحديد حالة المريض بشكل جيد نسبيًا باستخدام الاستبيانات المعتادة. ومع ذلك ، هذا هو أساسًا كل ما يمكن استنتاجه منه. لا يُشار إلى ما إذا كان شخص ما مصابًا بالاكتئاب أو بالأحرى مصاب بالفصام. الأمر نفسه ينطبق على استجابة العلاج.
تمكنت نتائج العملية الآلية من الحصول على درجات أعلى في منطقة المشكلة هذه ، ودرجات مماثلة لجانب التقييم الأولي للمريض:
الأعداد الأكبر أفضل. على اليسار ، نتائج دقة التقييم القياسي المستند إلى المقابلة عبر أربع مراحل من بنية الاختبار ؛ على اليمين ، النتائج المستندة إلى الجهاز.
تشخيص الاضطراب
إن التمييز بين الاكتئاب والفصام من خلال الصور الثابتة للوجه ليس بالأمر الهين. تم التحقق من صحة العملية الآلية ، وتمكنت من الحصول على درجات دقة عالية عبر مراحل مختلفة من التجارب:
في تجارب أخرى ، تمكن الباحثون من إثبات دليل على أن OEG يمكن أن يدرك تحسن المريض من خلال العلاج الدوائي ، والعلاج العام للاضطراب:
أدى الاستدلال السببي على المعرفة السابقة التجريبية لجمع البيانات إلى تعديل العلاج الدوائي من أجل مراقبة العودة إلى التنظيم الفسيولوجي لديناميات الوجه. لا يمكن ملاحظة هذه العودة خلال الوصفة الطبية.
في الوقت الحالي ، ليس من الواضح ما إذا كانت مثل هذه التوصية القائمة على الآلة ستؤدي بالفعل إلى نجاح أفضل للعلاج. خاصةً لأنه من المعروف الآثار الجانبية التي يمكن أن تحدثها الأدوية على مدى فترة طويلة من الزمن.
"ومع ذلك ، فإن [هذه الأنواع] من الأساليب المصممة خصيصًا للمريض من شأنها كسر حواجز مخطط التصنيف الفئوي المشترك الذي لا يزال مستخدمًا بشكل سائد في الحياة اليومية."
* تحويل الاقتباسات المضمنة للمؤلفين إلى ارتباطات تشعبية.
نُشر لأول مرة في 3 أغسطس 2022.
