教育装备采购网
河南大学体育论坛580*60 第六届图书馆论坛580*60

人工智能仅靠5min录音即可诊断遗传疾病

教育装备采购网 2017-06-22 09:49 围观514次

  导读

  假如给你一段5min的录音,你最多能从这段录音里够获得多少信息?威斯康星大学开发的这项人工智能(AI)在诊断脆性X染色体综合征方面带来医疗新突破,与单独使用基因检测相比,使用机器学习的筛查方法在人群中诊断出1000名具有突变前期脆弱X染色体的患者可以节省超过1100万美元。

  根据威斯康星大学麦迪逊威丝曼中心(University of Wisconsin–Madison’s Waisman Center)和威斯康星发现研究院( Wisconsin Institute for Discovery)的最新研究表明,仅靠5min的录音就足以判断某个人是否易患遗传疾病以及相关的并发症。

  机器学习识别脆性X染色体综合征

  近日,这项研究以“Automated screening for Fragile X premutation carriers based on linguistic and cognitive computational phenotypes”为题公开发表在Scientific Reports上。研究人员利用机器学习能力分析了数百种语音记录,并能够准确地识别个体的突变前期的脆弱的X染色体,具有这种特征的染色体会增加神经退行性疾病、不孕不育等病症的风险,此外携带该染色体的人群的后代容易发生脆性X染色体综合征(fragile X syndrome)。

  脆性X染色体综合征是由于在人体内X染色体的形成过程中的一段DNA突变所导致,主要特征是智力障碍和身体残疾导致患者,目前全世界数百万人都具有突变前期脆性X染色体。

  机器学习—人工智能计算程序,让诊断更便捷

  作为该研究的参与者,威斯康星大学研究生院副院长Marsha Mailick教授说:“这些处于突变前期的病症仍并没有被有效的诊断,人们通常不知道他们的患病风险增加了。”

  对突变前期脆性X染色体进行诊断是一项困难的工作,该工作极为耗时并且需要大量的资源导致价格昂贵。“我们的研究小组希望开发一种快速、经济、有效筛选方法,”Mailick说。正是应着这样的诉求,他们开发了机器学习—人工智能计算程序。这个新型的机器人可以通过现有数据进行“训练”,随后去分析新信息。

  威斯康星大学生物医学工程系副教授Kris Saha认为:“最初,我们要花费数小时的时间来分析和注释每个记录,通过这样的大量的工作,最终使用它们的时候只需要不到1s钟。”

  机器学习的过往应用

  Mailick及其同事在之前的研究中已经表明,系统的进行语音记录分析,可以产生有价值的关于具有突变前期脆性X染色体的家庭的信息。2012年,威斯康星大学副校长Jan Greenberg教授领导的一项研究分析了5min的母亲谈论他们的患有X染色体脆性综合症的孩子的语音记录。研究显示,父母营造的温暖、积极的家庭氛围能够减少孩子的行为问题。

  威斯康星大学通讯科学与病症学副教授Audra Sterling选用了相同的录音进行研究,结果表明在具有突变前期脆性X染色体的中年和老年妇女群体中,年龄和言语障碍有强烈的相关性。这些研究结果表明,录音可以跟踪具有突变前期脆性X染色体的老年人的疾病发展进程。

  Mailick说:“以往进行语音特征编码十分耗时且需要临床专业知识,但新的研究中所使用的方法不需要这些特性。”Saha、Greenberg、Sterling、Mailick和研究生Arezoo Movaghar联合设计了初始的机器学习算法,该算法可以智能的将患者区分为两组:患者有携带脆弱X染色体的母亲和未携带的母亲。

  研究人员先分析了100个5min的具有脆弱X染色体的母亲所谈论的具有X染色体易损综合征的孩子的录音,随后分析了另外100个自闭症谱系障碍儿童的母亲的录音。

  创建语言认知功能模块

  基于录音和机器学习算法,研究人员创建了语言和认知功能的列表,例如记录中的句子的平均长度或填充暂停的数量,例如“啊”或“哦”的发音方法,这些特征可以非常有效的区分两组的不同。目前根据这些显著的特征,机器学习算法可以达到81%的区分准确性。

  根据研究人员的测算,与单独使用基因检测相比,使用机器学习的筛查方法在人群中诊断出1000名具有突变前期脆弱X染色体的患者可以节省超过1100万美元。Mailick说:“这项工作是迈向更快、更具成本效益的筛选过程的第一步。我们计划扩大对其他人群的筛选,例如具有脆弱X染色体的男性。”

  不止于脆性X染色体诊断

  Saha说:“本研究中开发的机器学习算法不局限于脆性X染色体诊断,未来其他疾病的诊断也可能用该算法实现。”Movaghar表示:“我们希望简化收集数据的方式。”Movaghar正在致力于开发移动应用来完成这一目标。该应用会问一系列简单的个人和医疗问题,然后记录一个5min的语音样本,数据甚至可以来自智能手机或家庭智能扬声器中的音频记录。

  上海创赛科技性能卓越,白介素细胞因子,胎牛血清,电泳设备科学仪器,原料药标准品,化学试剂,细胞培养耗材,上海创赛,海量产品特价促销中,欢迎来电咨询!

点击进入上海创赛科技有限公司展台查看更多 来源:教育装备采购网 作者:Amy 责任编辑:李瑶瑶 我要投稿
校体购终极页

相关阅读

版权与免责声明:

① 凡本网注明"来源:教育装备采购网"的所有作品,版权均属于教育装备采购网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:教育装备采购网"。违者本网将追究相关法律责任。

② 本网凡注明"来源:XXX(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。

③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

九牧