紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院運(yùn)用語音分析技術(shù) 開發(fā)創(chuàng)傷后壓力癥候群診斷工具

紐約大學(xué)(NYU)醫(yī)學(xué)院與SRI International的研究人員采用統(tǒng)計(jì)機(jī)器學(xué)習(xí)(statistical machine learning)技術(shù)：隨機(jī)森林(random forest)算法與語音分析(speech analysis)平臺SenSay Analytics的部分功能，開發(fā)人工智能(AI)語音分析工具以支持創(chuàng)傷后壓力癥候群(PTSD)的臨床診斷。

分析語音的頻率、韻律、聲調(diào)、發(fā)音特征，可協(xié)助診斷創(chuàng)傷后壓力癥候群

據(jù)NYU Langone Health報(bào)導(dǎo)，PTSD的患者在遭逢觸發(fā)事件時(shí)會經(jīng)歷強(qiáng)烈而持續(xù)的精神緊張癥狀，全球逾70%的成年人一生中曾經(jīng)歷創(chuàng)傷事件，而部分艱困國家中的人民約12%正苦于PTSD。最常使用的診斷方式是透過臨床面談或自陳式(self-report)評估，不過兩者的結(jié)果都易受成見影響，因此必須找出可衡量、客觀、實(shí)際的PTSD發(fā)展指標(biāo)，但迄今進(jìn)展緩慢。

2019年4月22日NYU研究團(tuán)隊(duì)以在線方式發(fā)表于Depression and Anxiety期刊的「美國退伍軍人PTSD語音標(biāo)記(Speech-based markers for posttraumatic stress disorder in US veterans)」研究報(bào)告指出，分析退伍軍人說話的語音特征可用于協(xié)助診斷PTSD，NYU發(fā)展的AI語音分析軟件辨識PTSD患者的成功率達(dá)89%。

語音工具可提供非侵入式、低成本、可遠(yuǎn)距操作等優(yōu)勢，因此非常適合用于自動(dòng)化診斷系統(tǒng)，例如集成至診斷PTSD的智能型手機(jī)App。NYU醫(yī)學(xué)院發(fā)表的研究并未探究導(dǎo)致PTSD的成因與機(jī)制，而是基于創(chuàng)傷事件會改變?nèi)四X控制情緒與肌肉張力的回路，進(jìn)而影響其語音特征的理論，來開發(fā)PTSD臨床診斷AI工具。

運(yùn)用隨機(jī)森林算法發(fā)展的AI程序，能夠基于實(shí)例學(xué)習(xí)處理個(gè)體分類，所建立的決策規(guī)則與數(shù)學(xué)模式，可隨訓(xùn)練資料量增加而強(qiáng)化決策準(zhǔn)確性。較不清晰的談話、沒有生氣且刺耳的語調(diào)，長久以來即被視為有助于辨識與診斷PTSD，NYU醫(yī)學(xué)院的研究團(tuán)開發(fā)的隨機(jī)森林程序可為特定語音特征模式與PTSD癥狀建立連結(jié)作為診斷依據(jù)。

研究人員首先錄制數(shù)小時(shí)包括53名在服役時(shí)罹患PTSD癥狀與78名無PTSD癥狀的伊拉克與阿富汗退伍軍人的標(biāo)準(zhǔn)診斷面談，作為臨床醫(yī)師施行的PTSD衡量標(biāo)準(zhǔn)(Clinician-Administered PTSD Scale；CAPS)，接著將其輸入結(jié)合隨機(jī)森林與SRI International語音技術(shù)的AI軟件，從診斷面談中篩選出各種模式，共計(jì)擷取出40,526個(gè)語音相關(guān)的特征。

蘋果(Apple)的 Siri是由SRI International所開發(fā)，NYU醫(yī)學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)的AI PTSD診斷工具運(yùn)用的語音分析技術(shù)，即是SRI International的語音分析平臺SenSay Analytics的部分功能。未來NYU醫(yī)學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)計(jì)畫用更多資料訓(xùn)練AI語音工具以強(qiáng)化其功能，并進(jìn)一步以獨(dú)立的樣本進(jìn)行功能驗(yàn)證，最終將向美國政府申請批準(zhǔn)應(yīng)用于醫(yī)療院所的臨床實(shí)際病例。

SenSay Analytics語音分析平臺分析語詞時(shí)會結(jié)合語音的頻率、韻律、聲調(diào)，以及發(fā)音的特征以推斷說話者的溝通質(zhì)量、認(rèn)知、情緒、生理與心理健康、情緒等狀態(tài)，相關(guān)技術(shù)已被Ambit、Decoded Health、Oto等新創(chuàng)應(yīng)用于各種產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。NYU的研究團(tuán)隊(duì)成員包括NYU醫(yī)學(xué)院的教授、NYU精神醫(yī)學(xué)系與SRI International的研究人員。

NYU這項(xiàng)研究計(jì)畫是由美國陸軍醫(yī)學(xué)研究采購活動(dòng)(U.S. Army Medical Research Acquisition Activity；USAMRAA)組織及遠(yuǎn)距醫(yī)療與先進(jìn)技術(shù)研究中心(Telemedicine and Advanced Technology Research Center；TATRC)的W81XWH-ll-C-0004，以及Steven and Alexandra Cohen Foundation所資助。