Robust Feature Engineering for Parkinson Disease Diagnosis: New Machine Learning Techniques
Notice bibliographique
Résumé
Background Parkinson disease (PD) is a common neurodegenerative disorder that affects between 7 and 10 million people worldwide. No objective test for PD currently exists, and studies suggest misdiagnosis rates of up to 34%. Machine learning (ML) presents an opportunity to improve diagnosis; however, the size and nature of data sets make it difficult to generalize the performance of ML models to real-world applications. Objective This study aims to consolidate prior work and introduce new techniques in feature engineering and ML for diagnosis based on vowel phonation. Additional features and ML techniques were introduced, showing major performance improvements on the large mPower vocal phonation data set. Methods We used 1600 randomly selected /aa/ phonation samples from the entire data set to derive rules for filtering out faulty samples from the data set. The application of these rules, along with a joint age-gender balancing filter, results in a data set of 511 PD patients and 511 controls. We calculated features on a 1.5-second window of audio, beginning at the 1-second mark, for a support vector machine. This was evaluated with 10-fold cross-validation (CV), with stratification for balancing the number of patients and controls for each CV fold. Results We showed that the features used in prior literature do not perform well when extrapolated to the much larger mPower data set. Owing to the natural variation in speech, the separation of patients and controls is not as simple as previously believed. We presented significant performance improvements using additional novel features (with 88.6% certainty, derived from a Bayesian correlated t test) in separating patients and controls, with accuracy exceeding 58%. Conclusions The results are promising, showing the potential for ML in detecting symptoms imperceptible to a neurologist.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».