眼動(dòng)追蹤技術(shù)在孤獨(dú)癥譜系障礙的早期診斷中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值.為研究孤獨(dú)癥兒童對(duì)不同面孔加工的特點(diǎn),應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別,本研究選取3～6歲孤獨(dú)癥兒童40名和性別、年齡相匹配的正常兒童41名觀看異國(guó)陌生面孔、本國(guó)陌生面孔和本國(guó)熟悉面孔,根據(jù)兩組兒童眼動(dòng)坐標(biāo)數(shù)據(jù),使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行自動(dòng)劃分興趣區(qū)、特征選擇和分類(lèi),來(lái)判斷不同面孔的掃描模式是否可以用于識(shí)別孤獨(dú)癥兒童,并從準(zhǔn)確率、特異性、敏感性和可靠性4個(gè)方面對(duì)分類(lèi)模型進(jìn)行評(píng)估.結(jié)果顯示,基于不同面孔掃描模式的機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以提取足夠的信息來(lái)區(qū)分孤獨(dú)癥和正常兒童,最大分類(lèi)準(zhǔn)確率為90.28%,對(duì)應(yīng)AUC（area under the ROC curve）為0.9317.因此,眼動(dòng)追蹤技術(shù)結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)能夠?yàn)榕R床診斷提供輔助的評(píng)價(jià)指標(biāo). 

【文章來(lái)源】：科學(xué)通報(bào). 2020,65(20)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

研究流程框圖

(網(wǎng)絡(luò)版彩色)K=64異國(guó)面孔的圖像分割

根據(jù)每個(gè)參與者所觀察每幅圖片的注視坐標(biāo)順序?qū)⒚總�(gè)坐標(biāo)分配給K-means得到的最近端的聚類(lèi)質(zhì)心計(jì)算每個(gè)簇的分配數(shù)量,并通過(guò)除以總坐標(biāo)數(shù)來(lái)對(duì)分配計(jì)數(shù)進(jìn)行歸一化.因此,我們得到了每個(gè)參與者注視不同面孔的64個(gè)興趣區(qū)的視覺(jué)注意的頻率分布,即每個(gè)參與者對(duì)于每類(lèi)面孔圖片都具有64個(gè)特征.我們使用mRMR算法對(duì)64個(gè)特征進(jìn)行選擇,選擇出使SVM分類(lèi)精度最大的m個(gè)特征.結(jié)果顯示,注視異國(guó)面孔的64個(gè)特征(mRMR選擇排序后的特征)中前12個(gè)特征在組間具有最高的識(shí)別能力,分類(lèi)精度達(dá)到最大78.89%,特異性為74.00%,敏感性為81.67%.并且AUC=0.8065,如圖3(a).陌生面孔中前21個(gè)特征能使分類(lèi)精度達(dá)到最大73.89%,特異性為76.38%,敏感性為70.88%AUC=0.8217,如圖3(b).熟悉面孔中前31個(gè)特征能使分類(lèi)精度達(dá)到最大79.44%,特異性為79.71%,敏感性為82.67%,AUC=0.8387,如圖3(c).我們將三類(lèi)面孔所對(duì)應(yīng)特征放在一起共192個(gè)特征,再進(jìn)行特征選擇和SVM分類(lèi),結(jié)果顯示選擇前27個(gè)特征分類(lèi)精度達(dá)到最大90.28%,特異性為86.83%,敏感性為91.33%AUC=0.9317,如圖3(d).置換檢驗(yàn)結(jié)果顯示異國(guó)面孔、陌生面孔、熟悉面孔和三類(lèi)面孔混合模型的P值均小于0.05,通過(guò)了置換檢驗(yàn),說(shuō)明4種模型的分類(lèi)結(jié)果均大于隨機(jī)水平.具體不同面孔最大分類(lèi)精度、AUC和置換檢驗(yàn)的P值如表1所示.為了探討ASD兒童對(duì)不同面孔的非典型面孔掃描模式,分別對(duì)異國(guó)面孔和陌生面孔的64個(gè)特征進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),選擇出具有顯著性差異的區(qū)域,并將其標(biāo)注出來(lái).對(duì)異國(guó)面孔特征進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果:興趣區(qū)域1 t(75)=-3.084,P=0.003,興趣區(qū)域2 t(75)=-3.358,P=0.001,興趣區(qū)域3 t(75)=-2.140,P=0.036,興趣區(qū)域4 t(75)=-2.477,P=0.015,興趣區(qū)域5 t(75)=-2.392,P=0.019.結(jié)果顯示相比TD兒童,ASD兒童在注視異國(guó)面孔時(shí)更少注視左眼的眼瞼周?chē)⒂已鄣淖蟀氩糠趾脱鄄�周?chē)糠?讀者的角度),如圖4(a).對(duì)陌生面孔特征進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果:興趣區(qū)域1 t(75)=2.843,P=0.006,興趣區(qū)域2 t(75)=2.106,P=0.041,興趣區(qū)域3 t(75)=2.146,P=0.036,興趣區(qū)域4 t(75)=2.200P=0.031,興趣區(qū)域5 t(75)=2.792,P=0.007,興趣區(qū)域6 t(75)=2.038,P=0.045.注視本國(guó)陌生面孔ASD兒童更多的注視右眼下方部分、背景的右半部分和身體下方中間部分(讀者的角度),如圖4(b).


本文編號(hào)：3124234