語音界搞出了個大新聞：梅奧診所首次發現可以利用語音診斷心臟病！
語音技術是這兩年資本市場和巨頭公司追逐的寵兒，從像蘋果的Siri，微軟的Cortana，谷歌的google Assistant這樣的語音助理，以及Amazon Echo和Google Home進入客廳和卧室場景的智能音箱，再到今年10月份的鎚子新機發布會上，科大訊飛驚艷全場的語音識別技術。語音技術正在融入我們日常生活的每一個場景，天氣、交通、訂餐、家居……
「說話」是我們每天都要進行的活動之一，那麼「說話」和我們健康是否相關？能否利用語音識別健康？在此基礎上，隨處可見的語音助理能否成為我們個人的「私人醫生」？
答案是肯定。科學家認為，人們的健康和發出的聲音息息相關。如果身體上或心理上出現了問題，那麼發出的聲音可能會變得纖細，或說話帶有鼻音，或者你的言語更加粗暴，又或者你的聲音會伴隨著人耳難以區分的「顫抖」。
原因就在於，僅說一個簡單的詞語就需要大腦中的多個神經迴路中進行複雜協調、對呼吸系統進行精確的控制、掌握好協調的肌肉骨骼系各個部分的激活的時間，這樣才能控制整個聲道的發音的清晰度。一旦身體出現了疾病，疾病的特異性干擾會對某個系統或多個系統會產生細微的、難以察覺、但具有特性的變化。而這種變化，是可以利用機器來進行分析計算的。
奇點糕之前寫過一篇文章，講的就是Sonde Health公司通過分析語音特徵來診斷疾病，比如說抑鬱症、腦震蕩、認知障礙、帕金森症等神經系統疾病。該公司希望利用人們現有設備，比如說智能手機，在不記錄人們具體的說話內容，僅僅提取人們的語音特徵來監測人們的生理和心理健康。
現在，語音識別技術在健康醫療領域又有重大突破。這個月，梅奧診所與以色列語音分析公司Beyond Verbal合作的研究發現：13個語音特徵和冠心病存在相關性，其中一個語音特徵會增加冠心病19倍的發生概率。
「這項研究說明在語音特徵和冠心病之間存在相關性。」研究人員說，這項研究將在美國心臟協會科學會議展示。「語音特徵分析可以輔助醫生評估胸痛患者患有冠心病的概率，尤其適合在遠程醫療中使用。」這項研究首次發現語音特徵和純粹的身體疾病存在相關性，這意味著在未來的某一天，醫生可以使用語音分析的軟體作為一種無創、輔助診斷工具。
這項研究是一項雙盲研究，一共有150名實驗對象，包括120名已經進行了冠狀動脈血管造影術的冠心病患者，9名沒有進行冠狀動脈血管造影術的實驗對象，以及21名健康的實驗對象作為控制組。
所有的實驗對象進行了冠狀動脈血管造影術之前，使用一個下載到他們個人智能手機的應用來錄三段30秒的語音。第一段語音要求實驗對象讀一段指定的文本；第二段語音要求實驗對象描述一段積極的經驗；第三段語音要求研究對象描述一段負面的經驗。
所有錄好的語音將會由Beyond Verbal提供的工具分析語音的強度和頻率。研究人員利用梅爾頻率倒譜係數（MFCCs）來從錄好的音頻中提取聲音特徵，分析時不知道實驗對象的臨床數據。
研究人員一開始對聲音特徵使用單因素二元邏輯回歸（Univariate binary logistic regression）進行分析，發現聲音特徵與冠心病存在相關性。為了驗證到底哪些聲音特徵與冠心病相關，研究人員使用逐步二元邏輯回歸（Stepwise binary logistic regression）分析發現有13個聲音特徵與冠心病存在相關，其中研究人員在實驗對象描述消極經驗的錄音中識別的「15號」聲音特徵與冠心病存在強相關性，出現15號聲音特徵的研究對象所患冠心病的概率是其他人的19倍。結果顯示，利用聲音特徵識別冠心病獨立於年齡、性別和其他一些利用傳統冠心病風險評分的因素。
上圖顯示為在一段消極經驗時冠心病患者和控制組語音的功率譜密度對比（PSD）紅色為冠心病患者，綠色為健康的控制組
至於Beyond Verbal如何從三段錄音中提取聲音特徵，可能因為涉及商業機密，梅奧診所發布的研究中沒有顯示。「很難去描述那些聲音特徵聽起來是什麼樣的。這些聲音特徵不是人類的耳朵可以識別的。」 Yuval Mor說，他是Beyond Verbal的CEO。「這和我們的視力很相似，人眼可以看到一個特定的光譜，但實際上現實中還存在更多的光譜。」
Beyond Verbal，成立於2012年。2014年推出了Beyond Wellness API 。這款軟體可以將智能手機或配置麥克風的可穿戴設備變為「情緒感測器」，不考慮實際內容和上下文語義，而是研究語音中的語調、頻率來監測用戶的情緒。該公司有兩個免費、面向消費者的應用程序，Moodie 和Empath，並且還有一個面向臨床醫生的應用Beyond Clinic，他們希望在任何場景下都可以監測識別情緒的手段，比如說工作場景，市場研究場景，甚至梅根凱利採訪川普的視頻都可以進行情緒的識別。
9月份，Beyond Verbal推出一個研究平台，將它的軟體用於健康醫療領域，想要通過識別語音的生理標誌來進行健康問題的診斷。這家公司雖然擁有語音分析的經驗，但一直以來更側重於檢測那些明顯會影響到個人聲音的疾病，比如說帕金森和其他的影響神經認知功能的疾病。這項和梅奧診所的研究是首次揭示了語音特徵可以用來識別單純的身體疾病。
「這項研究已經進行了兩年，我們花了很長時間證明兩者之間存在聯繫，」 Mor說，「發現聲音特徵和身體疾病之間的相關性意味著在其他領域可以應用這項技術。」比如說內嵌到一個APP中，通過說一段話來為人們的心臟健康進行預警。「本次研究為我們開了一扇門，讓我們可以繼續心臟健康方面更多邊、多語言的研究。」Mor說。
Beyond Verbal 將會和梅奧診所繼續合作，將會在不同的語言環境中檢測這項技術，確認語音特徵分析是否會超越語言。
參考資料：
【1】http://www.mobihealthnews.com/content/mayo-clinic-study-shows-voice-analyzing-app-may-be-useful-heart-disease-diagnosis
※健康的生活方式可改變心臟病相關的基因
TAG:心臟病 |
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