Development of diagnosis support system for Parkinson's disease by voice analysis

基于语音分析的帕金森病诊断支持系统的开发

• 批准号: 21K07428
• 负责人: 伊藤 信二
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Fujita Health University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K07428/
• 关键词: パーキンソン病; 音声解析; 人工知能; 機械学習; 診断支援システム; 発話特徴; 早期診断; 遠隔医療

Parkinson病(PD)は65歳以上の有病率が約100人に1人と頻度が高く、かつ脳神経内科専門医による治療効果が確実に期待できる神経難病である。PD患者は病初期にプライマリ・ケア医(PC医)や整形外科など専門外の医療機関を受診し、診断が遅れたり、多発性脳梗塞、脊椎症、関節症などの他疾患と誤診されることが少なくない。またPDの診断が正しくなされているにもかかわらず、専門外の主治医の元で、病期や症状に応じた薬物調節が適切に行われていない患者も見受けられる。そこで我々は、地域のPC医を含む専門外の医師が、PDを容易に疑い、専門医に紹介し、早期診断・治療に結びつける手段として、PD患者に特有の発話特徴を、人工知能を用いた音声認識ソフトで解析し、他の疾患と鑑別するシステムの構築を試みている。また、PD患者の病状の進行や治療効果と音声解析システムを結びつければ、専門医への日常的アクセスが困難な地域において、専門外の主治医の元で簡便に音声を収録・解析した結果に基づき、専門医が患者および主治医に、具体的に治療法を提案できる遠隔医療のシステムを構築できる可能性がある。既に研究分担者の渡辺と加藤が、認知症患者の発声・発話の韻律的特徴を解析し、Alzheimer病および前頭側頭型認知症を、各々健常者と鑑別するシステムを開発し、有意な結果が得られつつある。今年度は藤田医科大学病院(以下「本院」と略)において2年間に抽出した、PD患者116名における発話（小声や粗造性の嗄声など）の音響特徴、単位時間当たりの発話量・発話時間長などの時間的特徴、同一の質問に対する言語特徴を、PD関連疾患（大脳皮質基底核変性症13名、多系統萎縮症17名）および健常者94名のレジストリと比較し解析を進め、3単語の発音のみでF値0.906という高い能力で鑑別できるシステム構築に成功し、セカンドコホートで確認予定である。

帕金森病 (PD) 的患病率很高，65 岁以上的人中约有十分之一，是一种无法治愈的神经系统疾病，可由神经科医生可靠治疗。 PD患者在疾病早期就诊于初级保健医生（PC医生）或骨科医生等非专科医疗机构，导致多发性脑梗塞、脊柱病或关节病等其他疾病的延误诊断或误诊。发生了很多事情。此外，即使帕金森病的诊断是正确的，但也有一些患者在非专科主治医师的指导下，没有根据疾病的阶段和症状适当调整药物。因此，我们利用人工智能识别PD患者特有的言语特征，作为非专科医生（包括当地PC医生）轻松怀疑PD的手段，将他们转介给专科医生，并将其与早期诊断和治疗联系起来。建立一个系统，使用语音识别软件对其进行分析并将其与其他疾病区分开来。此外，通过将PD患者的病情进展和治疗效果与语音分析系统联系起来，可以在非专科主治医生的监督下，根据简单记录和分析语音的结果来使用语音分析。在日常难以接触到专家的地区，可以建立一个远程医疗系统，使专家能够向患者及其医生提出具体的治疗方案。合作研究人员渡边和加藤已经分析了痴呆症患者发声和说话的韵律特征，并开发了一种区分阿尔茨海默病和额颞叶痴呆与健康个体的系统，并取得了显着的成果。今年，我们对藤田保健大学医院（以下简称“主院”）两年内提取的 116 名 PD 患者的言语声学特征（低声说话、粗声嘶哑等）进行了分析，并分析了单位时间内的语音数量 时间特征，例如同一问题的话语长度和语言特征是我们对相关疾病登记库（13 名皮质基底节变性患者和 17 名多系统萎缩患者）和 94 名健康个体进行了比较分析，并创建了一个能够以 F 值 0.906 的高能力区分的系统，仅基于3个单词的发音结果是成功的，并将在第二批中得到证实。