基于MFCC的机器学习用于非侵入性检测儿童的声结节
Wen Hu1, Yirun Jiang2, Zufei Li3
1School of Basic Medical Sciences, Peking University, Beijing, China; Department of Otolaryngology, Head and Neck Surgery, Capital Center for Children's Health, Capital Medical University, Capital Institute of Pediatrics, Beijing 100020, China.
梅尔频率塞普斯特拉系数 (MFCC) 声学特征可以准确地检测儿科声结节,而不是侵入性. 这种基于声音的方法对查和监测患有这种常见语音障碍的儿童有希望.
科学领域:
- 耳鼻喉科 耳鼻喉科 耳鼻喉科
- 语音语言病理学 语言病理学
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 儿科声结节是一种常见的语音障碍,影响语音和心理社会发展.
- 目前的诊断依赖于侵入性喉腔镜检查,限制了儿童的常规使用.
- 声学分析为识别和监测声结节提供了一个非侵入性的替代方案.
研究的目的:
- 评估使用 mel-frequency cepstral coefficient (MFCC) 衍生特征用于客观,自动检测儿科声结节的可行性.
- 为了比较带有和没有声结节的儿童之间的声学特征.
- 开发和评估基于声学数据的机器学习模型来分类声结节.
主要方法:
- 100名儿童 (50名声结节,50名对照) 参与了这项研究.
- 使用基于MFCC的声学提取分析了持续的母音 / u / 音调.
- 训练了五个机器学习模型,并使用SHAP分析了特征的重要性.
主要成果:
- 与对照组相比,患有声结节的儿童表现出明显较低的MFCC-Std和MFCC-Var,以及改变的MFCC-Min和MFCC-Skew.
- XGBoost模型实现了最高的分类性能,其AUC为0.7936.
- 在SHAP分析中,MFCC-Var,MFCC-Min和MFCC-Skew被确定为最有影响力的特征.
结论:
- 由MFCC衍生的声学特征与XGBoost分类器相结合,可以准确,非侵入性地识别儿科声结节.
- 这种基于语音的建模方法有可能用于可扩展的查和儿科声结节的治疗监测.
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