物理科技生物学-PHYICA

人工智能如何帮助筛查儿童自闭症

医学研究 2022-08-05 21:52:14

ADI-R管理流程

临床医生会与父母面谈

临床医生询问与某个项目相关的开放式问题,并听取家长的回答

通常,临床医生会倾听并询问孩子与手边物品相关的行为的具体例子

临床医生基于所呈现的信息记录评级,并且可以给他们自己留下注释

访谈结束后,临床医生使用他们记录的评分来完成ADI-R算法,计算孩子是否符合仪器的房间隔缺损临界值

信用:DOI: 10

1038/s 14598-021-90000-4 对于患有自闭症谱系障碍(ASD)的儿童来说,接受早期诊断可以对改善行为、技能和语言发展产生巨大影响

尽管这是最常见的发育障碍之一,影响着美国54个孩子中的1个

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,没那么容易诊断

没有实验室测试,也没有单一的基因原因——相反,临床医生会观察孩子的行为,并根据问卷对孩子的照顾者进行结构化访谈

但是这些问卷内容广泛、复杂,而且并非万无一失

USC大学教授Shrikanth Narayanan、Niki和Max Nikias工程讲座教授兼电气和计算机工程、计算机科学、语言学、心理学、儿科和耳鼻喉科教授说:“在试图辨别和分层自闭症谱系障碍等复杂情况时,知道该问什么问题以及按什么顺序提问变得具有挑战性。”

“因此,这种系统很难管理,并可能产生假阳性,或将自闭症与其他共病情况混淆,如注意缺陷多动障碍(ADHD)

" 结果,许多孩子在关键时刻得不到他们需要的治疗

南加州大学计算机科学研究人员领导的一个跨学科团队,与临床专家和自闭症研究人员合作,希望通过创建一个更快、更可靠和更容易获得的系统来筛查儿童自闭症,从而改善这一状况

基于人工智能的方法采用计算机自适应测试的形式,由机器学习提供动力,帮助临床医生根据护理人员之前的反应实时决定下一步要问什么问题

该研究的主要作者、计算机科学博士维克多·阿尔杜洛夫说:“我们希望通过引导临床医生使用一种算法来最大限度地发挥采访的诊断能力,这种算法可以更好奇是否需要提问,但也会尽量不要问超过需要的问题。”

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纳拉亚南建议的学生

“通过以这种方式训练算法,您可以利用迄今为止收集的信息对其进行尽可能有效的优化

" 除了纳拉亚南和阿尔杜洛夫,发表在《科学报道》上的这项研究的合著者还有维克多·马丁内斯和克里希纳·索曼德帕利,他们都是南加州大学的博士

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毕业生;来自加州大学旧金山分校的自闭症研究者舒婷·郑、艾玛·萨尔兹曼和萨默·毕晓普;加州大学洛杉矶分校的凯瑟琳·洛德

20道题的游戏 在这项研究中,由计算机科学家和临床心理学家组成的研究团队专门研究了学龄儿童自闭症和多动症的区别

自闭症和多动症都是神经发育障碍,经常被误诊为其他疾病——儿童因多动症表现出的行为,如冲动或社交尴尬,可能看起来像自闭症,反之亦然

因此,儿童可能会被标记为患有他们可能没有的疾病,这可能会延迟正确的评估、诊断和干预

事实上,根据疾病控制和预防中心和华盛顿大学的一项研究,自闭症可能在多达9%的儿童中被过度诊断

为了帮助诊断,医生通过收集病史和询问护理人员开放式问题来评估孩子的沟通能力和社会行为

例如,问题包括重复性的行为或特定的仪式,这可能是自闭症的特征

在这个过程的最后,一个算法帮助医生计算分数,作为诊断的一部分

但是所问的问题不会根据受访者的回答而改变,这可能会导致信息重叠和冗余

Ardulov说:“这种想法认为我们有所有这些数据,我们在最后处理所有的数据——这不是一个真正好的诊断过程。”

“诊断更像是在玩一个20个问题的游戏——接下来我能问的帮助我更有效地做出诊断的问题是什么?” 最大化诊断准确性 相反,研究人员的新方法就像一个聪明的流程图,根据受访者之前的回答进行调整,并随着更多关于孩子的数据可用,推荐下一个要问的项目

例如,如果孩子能够进行对话,就可以认为他们具有口头交流技能

Ardulov说:“因此,我们的模型可能建议先询问语音,然后根据回答决定是否询问会话技巧——这有效地平衡了最小化查询,同时最大化收集的信息。”

他们使用Q学习——一种基于奖励期望行为和惩罚不期望行为的强化学习训练方法——来建议跟踪哪些项目,以区分疾病并做出准确诊断

阿尔杜洛夫说:“我们没有在最后只是考虑回答,而是说:这是在这个过程中要问的下一个最好的问题。”

“因此,当呈现的信息较少时,我们的模型更善于做出预测

" 研究人员说,这项测试并不是为了取代合格的临床医生的诊断,而是为了帮助他们更快、更准确地做出诊断

“这项研究有可能使临床医生更有效地完成诊断过程——无论是以更及时的方式,还是通过减轻一些认知压力,这已经被证明可以减少倦怠的影响,”Ardulov说

“它还可以帮助医生更有效地分流患者,并通过作为一种基于应用程序的在家筛查方法来接触更多的人

" 尽管在这项技术投入临床使用之前还有很多工作要做,纳拉亚南说,它是诊断社交障碍的自适应界面的一个有前途的概念验证,甚至可能更多

纳拉亚南说:“这种方法确实意义重大,因为它不仅适用于自闭症患者。”

“它还可以帮助诊断整个生命周期和全球范围内的许多精神和行为健康状况,包括焦虑障碍、抑郁、成瘾和痴呆,这些都依赖于类似的程序来理解和治疗它们

"

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