Artificial intelligence-enabled detection and assessment of Parkinson’s disease using nocturnal breathing signals

呼吸 夜行的 人工智能 帕金森病 医学 疾病 计算机科学 物理医学与康复 心理学 机器学习 内科学 精神科
作者
Yuzhe Yang,Yuan Yuan,Guo Zhang,Hao Wang,Yingcong Chen,Yingcheng Liu,Christopher G. Tarolli,Daniel Crepeau,Jan Bukartyk,Mithri R. Junna,Aleksandar Videnović,Terry D. Ellis,Melissa C. Lipford,Ray Dorsey,Dina Katabi
出处
期刊:Nature Medicine [Springer Nature]
卷期号:28 (10): 2207-2215 被引量:138
标识
DOI:10.1038/s41591-022-01932-x
摘要

Abstract There are currently no effective biomarkers for diagnosing Parkinson’s disease (PD) or tracking its progression. Here, we developed an artificial intelligence (AI) model to detect PD and track its progression from nocturnal breathing signals. The model was evaluated on a large dataset comprising 7,671 individuals, using data from several hospitals in the United States, as well as multiple public datasets. The AI model can detect PD with an area-under-the-curve of 0.90 and 0.85 on held-out and external test sets, respectively. The AI model can also estimate PD severity and progression in accordance with the Movement Disorder Society Unified Parkinson’s Disease Rating Scale ( R = 0.94, P = 3.6 × 10 –25 ). The AI model uses an attention layer that allows for interpreting its predictions with respect to sleep and electroencephalogram. Moreover, the model can assess PD in the home setting in a touchless manner, by extracting breathing from radio waves that bounce off a person’s body during sleep. Our study demonstrates the feasibility of objective, noninvasive, at-home assessment of PD, and also provides initial evidence that this AI model may be useful for risk assessment before clinical diagnosis.
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