Diagnos vun Mental Gesondheetsstéierunge Duerch AI Gesiichtsausdrock Evaluatioun

Fuerscher aus Däitschland hunn eng Method entwéckelt fir mental Stéierungen ze identifizéieren op Basis vu Gesiichtsausdréck, déi duerch Computervisioun interpretéiert ginn.

Déi nei Approche kann net nëmmen tëscht onaffektéierten a betroffenen Themen z'ënnerscheeden, mee och Depressioun vu Schizophrenie korrekt z'ënnerscheeden, wéi och de Grad an deem de Patient de Moment vun der Krankheet betraff ass.

D'Fuerscher hunn e Kompositbild zur Verfügung gestallt, dat d'Kontrollgruppe fir hir Tester duerstellt (lénks am Bild hei drënner) an d'Patienten, déi ënner mentaler Stéierunge leiden (riets). D'Identitéite vu ville Leit ginn an de Representatioune gemëscht, a weder Bild weist e bestëmmten Individuum aus:

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

Eenzelpersoune mat affektive Stéierungen tendéieren zu opgehuewe Wenkbrauwen, bléie Bléck, geschwollen Gesiichter an Hang-Mond Ausdréck. Fir d'Privatsphär vum Patient ze schützen, sinn dës Komposit Biller déi eenzeg déi zur Ënnerstëtzung vun der neier Aarbecht zur Verfügung gestallt ginn.

Bis elo ass d'Gesiichtserkennung haaptsächlech als potenziell Instrument fir Basisdiagnos benotzt. Déi nei Approche bitt amplaz eng méiglech Method fir de Patient Fortschrëtt uechter d'Behandlung ze evaluéieren, oder soss (potenziell, och wann de Pabeier et net proposéiert) an hirem eegenen Hausëmfeld fir ambulant Iwwerwaachung.

De Pabeier steet *:

'Gitt iwwer d'Maschinn Diagnostik vun Depressioun am affektiven Informatik, deen entwéckelt gouf virdrun Studien, mir weisen datt de moossbare affektiven Zoustand, deen duerch Computervisioun geschat gëtt, vill méi Informatioun enthält wéi déi reng kategoresch Klassifikatioun.'

D'Fuerscher hunn dës Technik genannt Opto Electronic Encephalography (OEG), eng komplett passiv Method fir de mentalen Zoustand duerch Gesiichtsbildanalyse ofzeschléissen anstatt topesch Sensoren oder Strahl-baséiert medizinesch Imaging Technologien.

D'Autoren schléissen datt OEG potenziell net nëmmen eng sekondär Hëllef fir Diagnos a Behandlung kéint sinn, mee, op laang Siicht, e potenziellen Ersatz fir bestëmmte evaluativen Deeler vun der Behandlungspipeline, an een deen d'Zäit fir d'Patienten noutwendeg ass. Iwwerwaachung an initial Diagnos. Si notéieren:

Insgesamt weisen d'Resultater virausgesot vun der Maschinn besser Korrelatiounen am Verglach zu de pure klineschen Beobachter Bewäertung baséiert Questionnaire a sinn och objektiv. Déi relativ kuerz Miesszäit vun e puer Minutten fir d'Computervisioun Approche ass och bemierkenswäert, woubäi Stonnen heiansdo fir déi klinesch Interviewe verlaangt sinn.'

Wéi och ëmmer, d'Auteure wëllen ënnersträichen datt d'Patientebetreiung an dësem Beräich eng multimodal Verfollegung ass, mat vill aner Indikatoren vum Patientestand fir ze berücksichtegen wéi nëmmen hir Gesiichtsausdréck, an datt et ze fréi ass ze denken datt sou e System kéint komplett ersetzen traditionell Approche fir mental Stéierungen. Trotzdem betruechten se OEG als eng villverspriechend Ergänzungstechnologie, besonnesch als Method fir d'Effekter vun der pharmazeutescher Behandlung an engem verschriwwene Regime vum Patient ze klasséieren.

d' Pabeier heescht D'Gesiicht vun Affektive Stéierungen, a kënnt aus aacht Fuerscher iwwer eng breet Palette vun Institutiounen aus dem privaten an ëffentleche medizinesche Fuerschungssektor.

Daten

(Den neie Pabeier beschäftegt sech meeschtens mat de verschiddenen Theorien a Methoden, déi am Moment populär sinn an der Patientdiagnostik vu mentale Stéierungen, mat manner Opmierksamkeet wéi üblech fir déi aktuell Technologien a Prozesser, déi an den Tester a verschiddenen Experimenter benotzt ginn)

Datesammelen huet am Universitéitsspidol zu Oochen stattfonnt, mat 100 Geschlecht-equilibréierte Patienten an enger Kontrollgrupp vu 50 net-betraffene Leit. D'Patienten enthalen 35 Leit aus Schizophrenie a 65 Leit déi un Depressioun leiden.

Fir de Patient Deel vun der Test Grupp, initial Miessunge goufen an der Zäit vun der éischter Hospitalisatioun geholl, an déi zweet virun hirer Entloossung aus Spidol, Spannung engem Duerchschnëttsintervall vun 12 Wochen. D'Kontrollgrupp Participanten goufen arbiträr aus der lokaler Bevëlkerung rekrutéiert, mat hirer eegener Induktioun an 'Entladung', déi déi vun den aktuellen Patienten spigelen.

Tatsächlech muss déi wichtegst 'Grondwahrheet' fir sou en Experiment Diagnose sinn, déi duerch approuvéiert a Standardmethoden kritt goufen, an dat war de Fall fir d'OEG Studien.

Wéi och ëmmer, d'Datenersammlung krut zousätzlech Donnéeën méi gëeegent fir Maschinninterpretatioun: Interviewen am Duerchschnëtt 90 Minutte goufen iwwer dräi Phasen ageholl mat enger Logitech c270 Konsument Webcam déi op 25fps leeft.

Déi éischt Sessioun besteet aus engem Standard Hamilton Interview (baséiert op Fuerschung staamt ëm 1960), sou wéi normalerweis bei der Entrée ginn. An der zweeter Phase, ongewéinlech, goufen d'Patienten (an hir Kollegen an der Kontrollgruppe) gewisen Videoen vun enger Serie vu Gesiichtsausdréck, a gefrot all vun dësen ze mimikéieren, wärend se hir eege Schätzung vun hirem mentalen Zoustand zu där Zäit uginn, dorënner emotionalen Zoustand an Intensitéit. Dës Phase huet ongeféier zéng Minutten gedauert.

An der drëtter a leschter Phase kruten d'Participanten 96 Videoe vun Akteuren gewisen, déi jidderee just iwwer zéng Sekonnen daueren, anscheinend intensiv emotional Erfahrungen erzielen. D'Participanten goufen dunn opgefuerdert d'Emotioun an d'Intensitéit ze evaluéieren, déi an de Videoe vertruede sinn, wéi och hir eege entspriechend Gefiller. Dës Phase huet ongeféier 15 Minutten gedauert.

Method

Fir zum Duerchschnëttsduerchschnëtt vun de gefaange Gesiichter ze kommen (kuckt éischt Bild, uewen), emotional Landmarken goufen ageholl mat der EmoNet Kader. Duerno gouf d'Korrespondenz tëscht der Gesiichtsform an der mëttlerer (duerchschnëttlecher) Gesiichtsform duerch bestëmmt piecewise affin Transformatioun.

Dimensional Emotiounserkennung an Aen Bléck Prognose gouf op all Landmark Segment duerchgefouert, deen an der viregter Etapp identifizéiert gouf.

Zu dësem Zäitpunkt huet audio-baséiert Emotiounen Inferenz uginn datt e léierbare Moment am mentalen Zoustand vum Patient ukomm ass, an d'Aufgab ass dat entspriechend Gesiichtsbild z'entwéckelen an dës Dimensioun an d'Domain vun hirem Aflossstaat z'entwéckelen.

(Am Video hei uewen gesi mir d'Aarbecht entwéckelt vun den Autoren vun den dimensionalen Emotiounenerkennungstechnologien, déi vun de Fuerscher fir dat neit Wierk benotzt ginn).

D'Form geodetesch vum Material gouf fir all Frame vun den Daten berechent, an Singular Value Decomposition (Svd) Reduktioun applizéiert. Déi resultéierend Zäitseriedaten goufe schliisslech als eng modelléiert VAR Prozess, an dann weider reduzéiert via SVD virun MAP Adaptatioun.

Workflow fir de geodeesche Reduktiounsprozess.

D'Valenz an d'Erhuelung Wäerter am EmoNet Netz goufen och ähnlech mat VAR Modeller a Sequenz Kernel Berechnung veraarbecht.

Experimenter

Wéi virdru erkläert, ass dat neit Wierk haaptsächlech e medizinescht Fuerschungspabeier anstatt eng Standard Computervisioun Soumissioun, a mir referenzéieren de Lieser op de Pabeier selwer fir eng detailléiert Ofdeckung vun de verschiddenen OEG Experimenter, déi vun de Fuerscher lafen.

Trotzdem, fir eng Auswiel vun hinnen ze resuméieren:

Affektive Stéierungen Cues

Hei goufen 40 Participanten (net aus der Kontroll- oder Patientgruppe) gefrot fir déi bewäertte mëttlere Gesiichter (kuckt hei uewen) a Bezuch op eng Rei vu Froen ze bewäerten, ouni iwwer de Kontext vun den Donnéeën informéiert ze ginn. D'Froen waren:

Wat ass d'Geschlecht vun deenen zwee Gesiichter?
Hunn d'Gesiichter eng attraktiv Erscheinung?
Sinn dës Gesiichter vertrauenswierdeg Persounen?
Wéi bewäert Dir d'Fäegkeet vun dëse Leit ze handelen?
Wat ass d'Emotioun vun deenen zwee Gesiichter?
Wat ass d'Hautausgesinn vun deenen zwee Gesiichter?
Wat ass den Androck vum Bléck?
Hunn déi zwee Gesiichter droopy Mond Ecker?
Hunn déi zwee Gesiichter Aen brong opgewuess?
Sinn dës Persounen klinesch Patienten?

D'Fuerscher hunn festgestallt datt dës blann Evaluatioune mam registréierten Zoustand vun de veraarbechten Donnéeën korreléiert hunn:

D'Resultater vun der Boxplot fir d'Ëmfro vun 'mëttel Gesiicht'.

Klinesch Bewäertung

Fir d'Utilitéit vun OEG an der initialer Bewäertung ze bewäerten, hunn d'Fuerscher als éischt evaluéiert wéi effektiv Standard klinesch Bewäertung vu sech selwer ass, moossen Niveaue vun der Verbesserung tëscht der Induktioun an der zweeter Phase (zu wéi enger Zäit de Patient typesch Drogen-baséiert Behandlungen kritt.

D'Fuerscher hunn ofgeschloss datt de Status an d'Schwéierkraaft vun der Symptom gutt mat dëser Methode bewäert kënne ginn, fir eng Korrelatioun vun 0.82 z'erreechen. Wéi och ëmmer, eng präzis Diagnostik vu Schizophrenie oder Depressioun huet sech méi Erausfuerderung bewisen, mat der Standardmethod nëmmen e Score vun -0.03 an dëser fréicher Etapp.

D'Auteuren kommentéieren:

Am Wesentlechen kann de Patientestatus relativ gutt mat den übleche Questionnaire bestëmmt ginn. Allerdéngs ass dat am Fong alles wat dovunner ofgeschloss ka ginn. Ob een depriméiert oder éischter schizophren ass gëtt net uginn. Datselwecht gëllt fir d'Behandlungsreaktioun.'

D'Resultater vum Maschinnprozess konnten méi héich Scores an dësem Problemberäich kréien, a vergläichbar Partituren fir den initialen Patientevaluatiounsaspekt:

Méi héich Zuelen si besser. Op der lénkser Säit, Standard Interview-baséiert Evaluatioun Genauegkeet Resultater iwwer véier Phasen vun der Tester Architektur; op der rietser Säit, Maschinn-baséiert Resultater.

Disorder Diagnos

Depressioun vu Schizophrenie iwwer statesch Gesiichtsbilder z'ënnerscheeden ass keng trivial Matière. Cross-validéiert, de Maschinnprozess konnt héich Genauegkeetsscores iwwer déi verschidde Phasen vun den Tester kréien:

An aneren Experimenter konnten d'Fuerscher Beweiser weisen datt OEG d'Patienteverbesserung duerch pharmakologesch Behandlung an allgemeng Behandlung vun der Stéierung ka gesinn:

'D'causal Inferenz iwwer den empiresche Virwëssen vun der Datesammlung huet d'pharmakologesch Behandlung ugepasst fir e Retour an d'physiologesch Reguléierung vun der Gesiichtsdynamik ze beobachten. Esou e Retour konnt net während der klinescher Rezept observéiert ginn.

"Am Moment ass et net kloer ob sou eng Maschinn baséiert Empfehlung wierklech zu engem wesentleche besseren Erfolleg vun der Therapie resultéiert. Besonnesch well bekannt ass wéi eng Nebenwirkungen Medikamenter iwwer eng laang Zäit hunn.

"Allerdéngs, [dës Aarte] vu Patient ugepasste Approche géifen d'Barrièren vun der gemeinsamer kategorescher Klassifikatiounsschema briechen, déi nach ëmmer dominant am Alldag benotzt gëtt."

* Meng Konversioun vun den Auteuren Inline Zitater op Hyperlinks.

Éischt publizéiert 3. August 2022.