本文轉(zhuǎn)載自公眾號(hào)“讀芯術(shù)”(ID：AI_Discovery)。

機(jī)器學(xué)習(xí)這一話題早已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了它的起源——計(jì)算機(jī)科學(xué)，滲透到了眾多的公共和私營(yíng)行業(yè)以及各種不同的學(xué)術(shù)學(xué)科。盡管機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和人工智能(AI)這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)經(jīng)常可以互換使用，但其實(shí)前者通常被認(rèn)為是更廣泛的人工智能(AI)領(lǐng)域的一個(gè)子集。

醫(yī)療保健業(yè)就是嘗試將運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的領(lǐng)域之一。目前，醫(yī)療行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的人工智能技術(shù)就是機(jī)器學(xué)習(xí)，它在改善患者身體健康以及心理健康等方面都有所涉足。

醫(yī)療保健行業(yè)內(nèi)機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用的目標(biāo)一般是增強(qiáng)臨床理解與改善患者護(hù)理。具體來(lái)說(shuō)，越來(lái)越多的研究都將重點(diǎn)放在使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)改善患者的篩查、診斷、臨床決策和特定治療結(jié)果上。

相較于機(jī)器學(xué)習(xí)在身體健康領(lǐng)域的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，它在心理健康領(lǐng)域的應(yīng)用仍比較落后。不過(guò)我們很開(kāi)心能看到，近年來(lái)有關(guān)機(jī)器學(xué)習(xí)改善人們心理健康方面的研究數(shù)量增長(zhǎng)十分迅速。

心理健康是一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)，這一領(lǐng)域的機(jī)器學(xué)習(xí)研究已經(jīng)被應(yīng)用到了大量的課題，包括藥物治療、臨床診斷、心理治療結(jié)果，它甚至可以預(yù)測(cè)嚴(yán)重精神疾病的發(fā)生。更具體地說(shuō)，上述幾個(gè)方面機(jī)器學(xué)習(xí)在心理健康領(lǐng)域的應(yīng)用往往聚焦于某一特定的診斷群體，有時(shí)甚至?xí)?xì)化到該心理疾病的某一特定治療方式。

目前機(jī)器學(xué)習(xí)研究中最普遍的診斷群體也是心理健康疾病中最普遍的病癥——抑郁癥。據(jù)估計(jì)，僅在美國(guó)，2017年就有超過(guò)1700萬(wàn)成年人至少有過(guò)一次嚴(yán)重的抑郁癥發(fā)作經(jīng)歷，這個(gè)數(shù)字占總?cè)丝诘谋壤哌_(dá)7%。

雖然機(jī)器學(xué)習(xí)在抑郁癥中的應(yīng)用研究并不是什么新鮮事，但其實(shí)，這方面的研究最近才剛開(kāi)始獲得重大進(jìn)展。

對(duì)所有機(jī)器學(xué)習(xí)在抑郁癥中的應(yīng)用相關(guān)論文進(jìn)行文獻(xiàn)分析后發(fā)現(xiàn)，第一篇相關(guān)論文發(fā)表于1993年。然而，直到1999年第二篇論文才被發(fā)表出來(lái)，此后每年都有穩(wěn)定而緩慢的增長(zhǎng)。最近，我們發(fā)現(xiàn)有關(guān)抑郁癥中機(jī)器學(xué)習(xí)的研究數(shù)量增速漸長(zhǎng)，尤其是在過(guò)去的三年里，該數(shù)量的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)尤為明顯。

鑒于這種發(fā)展趨勢(shì)可以肯定，我們?nèi)匀惶幱跈C(jī)器學(xué)習(xí)在抑郁癥方面應(yīng)用研究的早期階段。這是一個(gè)充滿希望和令人興奮的研究領(lǐng)域，眾多方面的研究還有待展開(kāi)。

當(dāng)前應(yīng)用

機(jī)器學(xué)習(xí)在抑郁癥診療中最突出、普遍的應(yīng)用之一，就是其在藥物治療結(jié)果上的使用。事實(shí)上，檢索在抑郁癥診療中應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)的期刊你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，大部分的論文都將重點(diǎn)放在了精神藥物治療上。

其中一項(xiàng)著名的研究結(jié)合了之前9項(xiàng)抑郁癥研究的臨床數(shù)據(jù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)相關(guān)癥狀進(jìn)行聚類(lèi)，隨后建立了一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型來(lái)評(píng)估幾種主要抗抑郁藥物的療效。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了三組癥狀，并發(fā)現(xiàn)研究涉及的幾種抗抑郁藥的療效存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著差異。這表明醫(yī)生在給抑郁癥患者開(kāi)藥時(shí)，應(yīng)該根據(jù)患者所表現(xiàn)的具體癥狀對(duì)癥下藥。

認(rèn)知、心理運(yùn)動(dòng)和情感測(cè)試等具體的心理評(píng)估工具也用來(lái)對(duì)結(jié)果進(jìn)行分類(lèi)。這些聚類(lèi)被用來(lái)預(yù)測(cè)心理藥物治療后的反應(yīng)，結(jié)果顯示，某些生物標(biāo)記與有效抗抑郁藥物處方有關(guān)。

機(jī)器學(xué)習(xí)還應(yīng)用于完成初始藥物治療方案后如何緩解抗抑郁癥癥狀這一課題的研究中，這是抑郁癥治療(用藥)中一個(gè)突出、反復(fù)出現(xiàn)的問(wèn)題。

研究人員基于臨床評(píng)估數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型，對(duì)三種不同抗抑郁藥物的作用(12周后)進(jìn)行分類(lèi)。結(jié)果表明，所分析的164個(gè)臨床特征能夠以60%的準(zhǔn)確率預(yù)測(cè)三種藥物治療方案中的兩種方案對(duì)抑郁癥的緩解情況。

雖然在文獻(xiàn)中不常見(jiàn)，但機(jī)器學(xué)習(xí)也應(yīng)用于抑郁癥除藥物治療外其他形式的治療結(jié)果。還有兩類(lèi)抑郁癥治療數(shù)據(jù)也較為突出，即心理治療結(jié)果和影像學(xué)數(shù)據(jù)(如磁共振成像掃描)。

關(guān)于使用機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)單相和雙相抑郁癥治療結(jié)果的首個(gè)薈萃分析評(píng)估了包括心理治療在內(nèi)所有形式的抑郁癥治療數(shù)據(jù)。在對(duì)639項(xiàng)潛在研究進(jìn)行初步抽象分析后，研究人員針對(duì)其中的75項(xiàng)研究進(jìn)行了全文通覽，發(fā)現(xiàn)其中的26項(xiàng)研究是在利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)預(yù)測(cè)抑郁癥治療結(jié)果，符合本研究納入標(biāo)準(zhǔn)。

這些研究結(jié)果普遍支持機(jī)器學(xué)習(xí)在預(yù)測(cè)治療結(jié)果方面的有效性，綜合成功率為82%(P < .05)，并表示使用多種數(shù)據(jù)類(lèi)型的算法最為有效。當(dāng)專(zhuān)門(mén)對(duì)MRI數(shù)據(jù)進(jìn)行決策樹(shù)訓(xùn)練，對(duì)初始抗抑郁治療8周后的緩解率進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，發(fā)現(xiàn)MRI可以成功識(shí)別出一部分可能對(duì)初始抗抑郁治療無(wú)反應(yīng)的患者。

機(jī)器學(xué)習(xí)在抑郁癥中的另一個(gè)比較有前景的應(yīng)用涉及利用統(tǒng)計(jì)和建模來(lái)重新定義當(dāng)前的癥狀和診斷，這一方面也更廣泛地應(yīng)用于心理健康診斷中。這將是一項(xiàng)浩大的工程，很可能會(huì)遇到幾十年來(lái)的重大阻力，因?yàn)楝F(xiàn)狀是根據(jù)心理疾病診斷的理論類(lèi)別來(lái)定義診斷分組，而它們并不總是與真實(shí)的心理疾病癥狀相吻合。

其潛在的好處包括改善疾病識(shí)別，從而開(kāi)發(fā)更有效的干預(yù)措施和藥物，并隨之降低心理疾病的巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)成本。

考慮到對(duì)診斷分類(lèi)進(jìn)行全面改造可能會(huì)引起反作用，研究人員們提出了一種折中方法：將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)與理論驅(qū)動(dòng)的模型相結(jié)合。具體來(lái)說(shuō)，在這種方法中，理論模型通過(guò)減少輸入到機(jī)器學(xué)習(xí)算法中變量的數(shù)量來(lái)指導(dǎo)特征選擇過(guò)程。

實(shí)例表明，這種類(lèi)型的方法可以改善其他醫(yī)學(xué)或神經(jīng)疾病(如帕金森氏癥)的結(jié)果，因此將類(lèi)似的方法應(yīng)用于心理疾病的診療中可以改善診斷和治療結(jié)果。

盡管有關(guān)機(jī)器學(xué)習(xí)在抑郁癥診療方面應(yīng)用的研究前景十分光明，但仍需考慮一些潛在的實(shí)踐和倫理問(wèn)題。

一些實(shí)際問(wèn)題限制了研究的實(shí)用性，比如從不同來(lái)源匯總數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，以及在現(xiàn)實(shí)世界中對(duì)實(shí)際的心理疾病患者進(jìn)行研究中常用的措施(例如核磁共振成像)的困難。

而倫理方面的問(wèn)題包括：確保患者確實(shí)想知道自己是否身處風(fēng)險(xiǎn)之中，以及給某人貼上重度抑郁癥等心理疾病標(biāo)簽所帶來(lái)的潛在不利影響和恥辱感。

對(duì)于心理健康服務(wù)的提供者和消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻。隨著我們進(jìn)入機(jī)器學(xué)習(xí)研究的美麗新世界，并逐漸了解如何將其最好地應(yīng)用于我們的領(lǐng)域，抑郁癥新的診斷和治療方案即將出現(xiàn)。

目前這一領(lǐng)域的研究數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，證明了機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)心理健康護(hù)理的潛在影響。但同時(shí)，我們看到的僅僅是機(jī)器學(xué)習(xí)全部可能性的一小部分而已。我們開(kāi)始發(fā)現(xiàn)數(shù)十年來(lái)對(duì)于如何最好地治療心理疾病發(fā)生了轉(zhuǎn)變，甚至連診斷分組本身都受到了考驗(yàn)。

具體到抑郁癥治療方面，我們看到機(jī)器學(xué)習(xí)成功應(yīng)用于改善抗抑郁癥的效果，能降低緩解率，并對(duì)特定藥物有反應(yīng)的群體更好地進(jìn)行分類(lèi)。多種不同來(lái)源的數(shù)據(jù)用于改善這些治療結(jié)果，包括心理和認(rèn)知測(cè)試，以及MRI掃描和其他成像技術(shù)。

此外，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)正在應(yīng)用于特定心理治療方式，以治療抑郁癥、提升治療效果，并確定對(duì)特定類(lèi)型治療反應(yīng)最好的患者和癥狀表現(xiàn)。

未來(lái)的研究很可能會(huì)沿著這條道路繼續(xù)下去，因?yàn)槟壳盎A(chǔ)的有效性和可靠性得到了檢驗(yàn)，隨后可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)?？紤]到目前應(yīng)用于心理治療的機(jī)器學(xué)習(xí)研究相對(duì)缺乏，并且鑒于治療是抑郁癥最常見(jiàn)、最成功的長(zhǎng)期治療方法之一(與藥物治療齊名)，筆者猜測(cè)，我們將開(kāi)始看到機(jī)器學(xué)習(xí)研究在這一領(lǐng)域的激增。

藥物治療的結(jié)果更容易被概念化和測(cè)試，并且與歷史較長(zhǎng)的醫(yī)學(xué)研究有更多的重疊，很可能會(huì)繼續(xù)受到超乎尋常的關(guān)注。

雖然存在一些問(wèn)題，但機(jī)器學(xué)習(xí)在抑郁癥治療中的應(yīng)用前景是十分廣闊的，相信AI能幫助人類(lèi)走出“陰霾”。