加拿大的Klick科研人員在頂級(jí)健康雜志《梅奧診所文集：數(shù)字健康》上發(fā)布了一個(gè)AI大模型，只需要聽(tīng)一段6—10秒的語(yǔ)音，就能診斷是否患有2型糖尿病（T2DM）。

目前糖尿病的主要檢測(cè)方式依賴于血糖測(cè)量，但這種方法需要獲取血液樣本對(duì)患者會(huì)造成創(chuàng)傷，同時(shí)還需要專業(yè)設(shè)備成本非常高。為了解決這一檢測(cè)痛點(diǎn)，加拿大知名健康科技公司Klick科研人員提出了AI模型檢測(cè)方法。

研究人員收集了267名志愿者的語(yǔ)音樣本，然后通過(guò)AI模型了進(jìn)行了詳細(xì)檢測(cè)，結(jié)果顯示，AI準(zhǔn)確地識(shí)別出了2型糖尿病，其中，女性準(zhǔn)確率89%，男性準(zhǔn)確率86%。還發(fā)現(xiàn)，“音調(diào)”和“音調(diào)標(biāo)準(zhǔn)差”是診斷2型糖尿病的主要特征之一。

這個(gè)研究與前段時(shí)間Meta提出的使用MEG（腦磁圖）重構(gòu)人類大腦成像過(guò)程類似，都是借助人類的生物體特征，來(lái)觀察其抖動(dòng)數(shù)據(jù)變化確定結(jié)果。

論文地址：https://www.mcpdigitalhealth.org/article/S2949-7612(23)00073-1/fulltext

構(gòu)建數(shù)據(jù)集

研究人員共招募了267名自愿者,其中79名女性和113名男性是非糖尿病患者,18名女性和57名男性被診斷為2型糖尿病患者。

參與者的糖尿病診斷是基于美國(guó)糖尿病學(xué)會(huì)的診斷標(biāo)準(zhǔn),由醫(yī)生確認(rèn)。同時(shí)沒(méi)有神經(jīng)系統(tǒng)或語(yǔ)言障礙史,也沒(méi)有吸煙歷史。

數(shù)據(jù)分割，提取特征

由于年齡和體重指數(shù)等因素會(huì)對(duì)語(yǔ)音數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響,研究人員根據(jù)參與者ID將數(shù)據(jù)分割成年齡和體重指數(shù)匹配的數(shù)據(jù)集,用于模型訓(xùn)練和統(tǒng)計(jì)分析，這有助于AI模型能夠?qū)W習(xí)到糖尿病語(yǔ)音的真實(shí)變化。

訓(xùn)練集占所有2型糖尿病患者的50%男性和61%女性。剩余數(shù)據(jù)作為測(cè)試集,用于測(cè)試訓(xùn)練好的AI模型。

接著研究人員從每個(gè)語(yǔ)音樣本中提取了14個(gè)聲學(xué)特征,包括音高、音強(qiáng)、諧波噪聲比、聲響、聲抖等。特徵提取使用的是Parselmouth，這是Praat語(yǔ)音分析軟件的Python接口。

可從原始語(yǔ)音信號(hào)中提取能反映語(yǔ)音變化的數(shù)值特征,為后續(xù)的模型訓(xùn)練和預(yù)測(cè)提供輸入。

選擇模型

考慮到相關(guān)工作中使用的模型,研究人員選擇了邏輯回歸、樸素貝葉斯和支持向量機(jī)等模型。通過(guò)5折交叉驗(yàn)證在訓(xùn)練集上評(píng)估了這些模型的性能,從而找到最佳模型。

邏輯回歸模型可以估計(jì)不同特征對(duì)結(jié)果的貢獻(xiàn)程度;樸素貝葉斯模型在小樣本場(chǎng)景下效果較好。然后使用最佳模型，在構(gòu)建的訓(xùn)練集上進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練。

模型測(cè)試數(shù)據(jù)

使用訓(xùn)練好的AI模型對(duì)測(cè)試集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè), 得到每個(gè)樣本屬于2型糖尿病的概率。根據(jù)預(yù)先確定的概率閾值,將樣本預(yù)測(cè)為2型糖尿病或非糖尿病。

同時(shí)使用測(cè)試集的數(shù)據(jù)計(jì)算模型的精確度、敏感度和特異度等評(píng)價(jià)指標(biāo)，還可以繪制ROC曲線等來(lái)全面的評(píng)估模型的預(yù)測(cè)性能。

此外，研究人員還將年齡、體重指數(shù)等信息融合到預(yù)測(cè)結(jié)果中,可以提高模型的準(zhǔn)確度。

例如,對(duì)女性平均語(yǔ)音預(yù)測(cè)結(jié)果和體重指數(shù)患病率,對(duì)男性平均語(yǔ)音結(jié)果與年齡、體重指數(shù)患病率。這種集成模塊通過(guò)組合多個(gè)信息源,可以彌補(bǔ)單一模型的缺陷,增強(qiáng)模型的預(yù)測(cè)能力。

測(cè)試結(jié)果顯示，對(duì)女性,語(yǔ)音結(jié)果與體重指數(shù)的2型糖尿病患病率相結(jié)合,在測(cè)試集上達(dá)到了0.89的準(zhǔn)確率、0.91的特異度和0.71的敏感度。

對(duì)男性,語(yǔ)音結(jié)果與年齡和體重指數(shù)的2型糖尿病患病率相結(jié)合,在測(cè)試集上達(dá)到了0.86的準(zhǔn)確率、0.89的特異度和0.75的敏感度。

研究負(fù)責(zé)人Jaycee Kaufman表示,我們?cè)谘芯窟^(guò)程中確定了2型糖尿病患者語(yǔ)音的變化, 這對(duì)于AI大模型檢測(cè)、篩選2型糖尿病有非常高的應(yīng)用價(jià)值。

語(yǔ)音評(píng)估的方法有助于2型糖尿病的早期干預(yù)和管理,同時(shí)減輕疾病的負(fù)擔(dān)改善醫(yī)療效果。

關(guān)于Klick Health

Klick成立于1997年，總部位于加拿大多倫多，是全球領(lǐng)先的健康營(yíng)銷公司。Klick Health使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)開(kāi)發(fā)和實(shí)施各種健康和醫(yī)療相關(guān)的營(yíng)銷策略。

Klick提供一系列服務(wù)，包括數(shù)字戰(zhàn)略、品牌策略、創(chuàng)新與設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)洞察、內(nèi)容開(kāi)發(fā)和技術(shù)解決方案等。

關(guān)于2型糖尿病

2型糖尿病是一種慢性疾病，主要特征是胰島素抵抗和胰島素分泌功能障礙。身體不能有效地使用胰島素，這種情況被稱為胰島素抵抗。胰島素是一種荷爾蒙，可以幫助我們的身體將血糖轉(zhuǎn)化為能量。

當(dāng)胰島素抵抗發(fā)生時(shí)，血糖水平開(kāi)始上升，這可能會(huì)導(dǎo)致各種健康問(wèn)題，包括心臟病、腎病、視力損失和神經(jīng)損傷。

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