うつ病再発早期警報のための音声知能モニタリング技術に関する研究

症例対照研究 臨床症状、発話行動検査、脳波データ、近赤外線脳画像データ、表情データを 3 群の被験者（地固め・維持うつ病患者群、急性エピソードうつ病患者群、健康代替群）から収集し、磁気共鳴データおよび他の側面の、被験者の 3 つのグループのデータの類似点と相違点を比較します。

フォローアップ研究 急性発症患者グループは、2 週間ごとに 3 か月間フォローアップを受け、その後 6 月、9 月、12 月、18 か月、24 か月と続きます。 統合/維持患者および健康な患者は、登録後 3 月、6 月、9 月、12 月、18 か月、および 24 か月にフォローアップ評価を受けます。 内容は、臨床症状評価、行動検査、脳波検査、近赤外線検査など。 頭蓋画像検出の時点は、0、3 月、12 月、および 24 か月です。 実験室で、被験者が患者の実生活環境で言語情報を収集することに同意した場合。

評価・検査項目

1. 臨床スケール評価

2. Speech Behavior Test 発話生成パラダイム、意味的特徴タスク、感情韻律知覚パラダイム、および感情語彙パラダイムを使用して、うつ病患者の言語知覚、理解、および出力を包括的に検出し、発話突然変異の客観的な指標を見つけます。 音声検出には、短期エネルギー (最大、最小、平均)、ピッチ (最大、最小、平均)、音声速度、音声中断の数、短期ゼロ交差率 (最大、最小、平均)、最初のフォルマント、最初の 2 つのフォルマント、12 次 MFCC (12 係数) およびその他のパラメーター。 実験は明るく静かな部屋で行われます。 実験の前に、被験者は被験者に実験プロセスを説明します。 実験終了後は干渉を避けるため、被験者は退室してください。 実験の全プロセスは同じコンピュータ プログラム内にあり、被験者は画面上のタスク要件に従って応答しました。

   2.1 音声とビデオ制作のパラダイム この研究で使用される音声とビデオ出力のパラダイムには、インタビュー、短いテキストの読み上げ、朗読、写真の説明、ビデオの視聴という 5 つのタスクが含まれます。 ビデオ表示タスクは、顔のビデオ データの収集にのみ使用されます。 実験は、E-prime 2.0 ソフトウェアを使用して記述および実行されます。 参加者はそれに応じて 5 つの音声生成タスクを完了し、実験中の音声と表情を記録して、音声とビデオのデータを取得しました。

   2.2 意味処理タスク 意味処理タスクは、うつ病患者と健常者の音声処理、意味コーディングと抽出、および音声流暢さの能力を比較し、うつ病再発の早期警告指標をより包括的に調査するために使用されます。

3. 磁気共鳴検査 Siemens 3.0T 磁気共鳴スキャナーを使用します。これは 32 チャンネルの頭部コイルです。 スキャンする前に、フォーム クッションを使用してヘッドを固定し、スキャン中に頭が動かないようにします。 スキャン シーケンスは次のとおりです。最初のルーチン スキャンで脳全体の 3D 構造の T1 強調ポジショニング イメージを取得し、高速グラディエント エコー イメージング シーケンスを使用して脳全体のサジタル スキャンを実行し、3 次元再構成と空間登録を行い、最後に血中酸素依存 BOLD-fMRI イメージング (安静状態と課題状態) にはプレーン エコー ( EPI) シーケンスを使用します。
4. 機能的近赤外分光法 島津リグニル社のポータブル近赤外脳イメージャーを用い、サンプリングレートを0.1秒に設定し、酸素化ヘモグロビン濃度(HbO)、還元ヘモグロビン濃度(HbR)、総酸素量(HbT)を測定指標として用いました。 言語処理は主に前頭葉と側頭葉にあるため、プローブ レイアウトは外側前頭側頭複合領域をカバーします。 fNIRS テストの後、3D ロケーターを使用して脳領域を特定します。 送信機と検出器の位置は Brodmann 分割を参照し、fNIRS チャネル位置は MNI 空間の確率で登録されます。 fNIRS 検査の対象者は、音声出力パラダイムとセマンティック機能タスクを完了する必要があります。 実験はブロック デザインを採用し、刺激シーケンスは E-prime ソフトウェアによって記述され、コンピューターによってプログラムされた刺激プログラムがコンピューターのディスプレイ画面 (被験者から約 55 cm) に表示されます。 実験を開始する前に、被験者はオプトード キャップを着用して、各チャンネルの信号が正常に受信されることを確認する必要があります。 実験の開始時に、画面には「+」が表示され、被験者は画面を見てできるだけ落ち着くようにするだけで済みます。次に、関連する行動テストを完了し、被験者は指示に従って完了することができます。 実験全体は約 25 分続きました。 被験者はタスクを完了しながら、近赤外線の脳信号と音声データをオンラインで収集しました。
5. 脳波検査 Brainproducts liveamp ポータブル脳波装置を使用して、静止状態と音声課題状態の 2 段階で脳波検査を行います。 安静状態の脳波収集段階では、被験者が脳波収集装置を装着した後、快適な椅子に座り、目を閉じて目を覚まし、5分間安静時の脳波を収集します。 音声課題段階では、被験者は EEG デバイスを装着し、コンピューター画面の前に座ります。 画面に表示される指示に従って、音声生成パラダイムとセマンティック機能タスクが適切に実行されます。 マイクは同時に被験者の声を録音します。 実験的なプログラムは e-prime2.0 を使用して書かれています。
6. その他の生理学的テスト 生理学的指標 (心拍数、血圧、体重、身長などを含む)、環境指標 (天気、温度、環境ノイズ、紫外線強度、人間の快適性などを含む)、Cambridge Neuropsychological Test Automatic Battery (CANTAB)自然歩行時の歩行テスト、タスク時の眼球運動、表情情報は、ベースライン、3 月、6 月、9 月、12 月、18、24 日にそれぞれ 1 回実施されます。
7. 複数の検出方法の実現可能性と特異性分析 この研究では、臨床スケール評価、言語テスト、神経生理学的検査など、複数の検出方法を使用しています。 目的は、被験者の言語関連情報を包括的かつ体系的に収集して、音声インテリジェント検出技術をより適切に開発および開発することです。 応用。

複数の検出方法が実行可能です。 臨床スケールは訓練を受けた研究者によって実装され、言語関連のパラダイムはコンピューター プログラムによって実装され、神経生理学的検査技術は実験者によって運用されます。 すべての検出方法と方法は、臨床研究で広く使用されており、実行可能です。

統計分析計画、統計分析データセットの定義と選択

1. 統計解析データセット フル解析セット（FAS、フル解析セット）：登録後、臨床スケール評価、音声収集、神経生理学データ、主要指標評価データを1回以上実施した者。 主な評価指標のベースラインデータが欠落しているケースは除外されます。

   プロトコルセットごと（PPS、プロトコルセットごと）：FASに基づいて、包含および除外基準を満たし、有効なベースライン値を持ち、コンプライアンスが良好で、臨床研究プロトコルに違反していない症例。

   治療効果分析では、完全な分析セットと適合計画セットの両方が使用され、FAS の結果がメインです。

2. データの説明 データが正規分布に従っているかどうかを観察し、そうでない場合は、統計手法を変更するか、データ変換を実行します。 外れ値や欠損値があるかどうかを観察し、統計的および専門的な分析を実行して、欠損値を埋める方法と選択を決定します。 記述統計は、平均、標準偏差、最大、最小、信頼区間、度数、構成比などを示します。
3. 統計的推論方法 測定データは、t検定、対応t検定、順位和検定、対応順位和検定、中央値検定などの方法を採用しています。 計数データ: カイ 2 乗検定、フィッシャーの直接確率検定など。 Ridit 分析、CMH メソッドを使用してデータを等級付けします。 サポート ベクター マシン (SVM)、ダイナミック ベイジアン ネットワーク (DBN)、ディープ ニューラル ネットワーク (DNN) などの機械学習アルゴリズムを音声およびビデオ データに使用します。
4. 統計式 レポートは主に表で表され、表のタイトル、表の注記、およびケース数が示されます。 グループ間の比較の統計結果に加えて、統計パラメータの図やその他のアイコンが添付され、読みやすさが向上します。
5. 統計ソフト SPSS22.0、 パラメータ統計 (t 検定、分散分析など) およびノンパラメトリック統計 (ランクサム検定、カイ二乗検定) 用の Matlab ソフトウェア (v2014a) および NIRS-SPM (近赤外分光法用統計パラメトリック マッピング) ソフトウェアなど)、両側検定を使用すると、0.05 以下の P が統計的に有意であると見なされます。