Учёные разработали инструмент для скрининга на основе искусственного интеллекта (ИИ), который может помочь людям оценить, есть ли у них признаки болезни Паркинсона.
Болезнь Паркинсона — это наиболее быстрорастущее неврологическое заболевание, приводящее к инвалидности в мире.
В журнале npj Parkinson’s Disease опубликовано исследование, в котором представлен веб-скрининг, предлагающий пользователям произнести две панграммы — короткие предложения, использующие все 26 букв алфавита.
ИИ анализирует голосовые записи в течение нескольких секунд и выявляет едва заметные закономерности, связанные с болезнью Паркинсона, с точностью почти 86%.
Обычно болезнь Паркинсона диагностируют специалисты по двигательным расстройствам — неврологи, прошедшие специальную подготовку для оценки сложных двигательных симптомов. Для этого они используют сочетание семейного анамнеза, неврологических обследований и визуализации мозга.
Авторы исследования подчёркивают, что их инструмент на основе ИИ не заменяет клиническую диагностику, но видят в нём быстрый, доступный способ выявить людей, которые могут жить с этим заболеванием, особенно в отдалённых районах, и порекомендовать им более тщательное клиническое обследование.
«В США и во всём мире есть огромные территории, где доступ к специализированной неврологической помощи ограничен», — говорит Эхсан Хоук, профессор кафедры компьютерных наук в Рочестере и содиректор лаборатории взаимодействия человека и компьютера.
«С согласия пользователей широко используемые речевые интерфейсы, такие как Amazon Alexa или Google Home, потенциально могут помочь людям определить, нужно ли им обратиться за дополнительной помощью».
Для обучения и проверки инструмента исследователи собрали данные более чем от 1300 участников — с болезнью Паркинсона и без неё — в различных условиях, включая домашние условия, клинические визиты в Медицинский центр Университета Рочестера и Центр ухода за больными болезнью Паркинсона InMotion в Огайо.
Используя микрофон компьютера, пользователи просто читают вслух два предложения: «The quick brown fox jumps over the lazy dog. The dog wakes up and follows the fox into the forest, but again the quick brown fox jumps over the lazy dog».
Используя возможности передовых частично контролируемых речевых моделей, обученных на миллионах цифровых аудиозаписей, инструмент может извлечь достаточно голосовых сигналов из этих двух коротких предложений, чтобы выявить предупреждающие знаки.
«Эти большие аудиомодели обучены понимать, как работает речь; например, то, как человек с болезнью Паркинсона произносит звуки, делает паузы, дышит и невольно добавляет элементы неразборчивости, отличается от человека без болезни Паркинсона», — говорит Абдельрахман Абделькадер, магистр компьютерных наук в лаборатории Хоука и один из двух ведущих авторов исследования.
«Если человек произносит панграмму, содержащую полный спектр вариативности алфавита, и в определённых точках переходит на шёпот, модель может определить, отличается ли это от типичного представления, и отметить это».
Инструмент показал точность 85,7% при тестировании, что является убедительным показателем того, может ли у кого-то быть болезнь Паркинсона. Но это многогранное заболевание, и, хотя некоторые люди демонстрируют симптомы через речь, они также могут проявлять признаки через двигательные задачи или выражение лица.
«Исследования показывают, что почти у 89% людей с болезнью Паркинсона есть деформация голоса, которая может указывать на заболевание, что делает речь сильной отправной точкой для цифрового скрининга», — говорит Тарик Аднан, аспирант кафедры компьютерных наук, связанный с лабораторией Хоука, и ещё один ведущий автор исследования.
«Комбинируя этот метод с оценкой других симптомов, мы стремимся охватить большинство людей с помощью нашего доступного скрининга».
Интерактивную демонстрацию трёх скрининговых тестов лаборатории, включая речевой тест, описанный в статье, можно найти в интернете.
Финансирование исследования поступило от Национального института неврологических расстройств и инсульта Национальных институтов здравоохранения, Фонда Гордона и Бетти Мур, премии для преподавателей Google и стипендии докторантов Google.
Источник: Университет Рочестера
Статья «Инструмент на основе ИИ для распознавания признаков болезни Паркинсона по речи» впервые опубликована на Futurity.