CN113835375A - 一种辅助治疗焦虑障碍的人工智能*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及心理治疗辅助设备技术领域，具体涉及一种辅助治疗焦虑障碍的人工智能***，包括：数据库模块，包括焦虑障碍核心知识图谱和焦虑障碍核心治疗数据；虚拟专家模块，用于利用所述焦虑障碍核心知识图谱和所述焦虑障碍核心治疗数据，并结合患者信息以获得相应的治疗策略；多模态交互模块，包括多模态输入模块，输入患者信息；逻辑决策模块，基于所述数据库模块和所述虚拟专家模块对所述患者信息进行综合判断，输出数字人的驱动指令；基于所述数字人的驱动指令驱动所述虚拟数字人进行动态展示。该人工智能***采用与患者人工交互的方式进行焦虑障碍的临床治疗，是一种高效及规范化的焦虑障碍心理治疗模式。
Description
技术领域
本发明涉及心理治疗辅助设备技术领域，具体涉及一种辅助治疗焦虑障碍的人工智能***。
背景技术
焦虑障碍是全球最常见的精神障碍，我国终生患病率高达7.6％，但其治疗率不到30％，规范治疗率仅9.8％，疾病负担沉重，是我国最严重公共卫生问题之一。焦虑障碍是一种慢性复发性疾病，单一药物治疗有效率仅为35-50％，心理治疗作为国际上最具循证基础及最常用焦虑障碍治疗方法，可单一用于焦虑障碍治疗或提高其药物治疗效果。认知行为治疗(Cognitive Behavior Therapy,CBT)是目前焦虑障碍心理治疗中使用最多、循证证据最充分的心理治疗方法。现实是，我国因临床心理学专业起步晚、专业人员匮乏，无法满足我国对心理治疗的巨大需求，由于目前在AI辅助心理治疗方面，IiCBT和cCBT治疗焦虑障碍等疾病具有显著疗效，对于心理治疗机器人，如Tess，Woebot,Sara和Wysa，在焦虑、抑郁、失眠、成瘾、老年痴呆、儿童行为问题、精神***症等领域都做出了有益尝试，使得开发AI辅助心理治疗成为一种新的选择。
因此，如何开发高效及规范化焦虑障碍心理治疗模式、提高心理治疗获得性，是提高焦虑障碍临床疗效的关键。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种辅助治疗焦虑障碍的人工智能***，该人工智能***采用与患者进行人工交互的方式进行焦虑障碍的临床治疗，是一种高效及规范化的焦虑障碍心理治疗模式。
技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明提供一种辅助治疗焦虑障碍的人工智能***，包括：
数据库模块，包括基于焦虑障碍治疗的数据信息构建的焦虑障碍核心知识图谱，以及基于现有计算机心理治疗辅助***资源构建的焦虑障碍核心治疗数据；
虚拟专家模块，用于利用所述焦虑障碍核心知识图谱和所述焦虑障碍核心治疗数据，并结合患者信息以获得相应的治疗策略；
多模态交互模块，包括多模态输入模块，用于输入患者信息，所述患者信息至少包括音频信息、文本信息和图像信息；逻辑决策模块，用于接收所述患者信息，并基于所述数据库模块和所述虚拟专家模块对所述患者信息进行综合判断，输出数字人的驱动指令；多模态输出模块，包括虚拟人制作单元和在线输出单元，所述虚拟人制作单元用于制作虚拟数字人，所述在线输出单元用于接收所述数字人的驱动指令，并基于所述数字人的驱动指令驱动所述虚拟数字人进行动态展示。
进一步地，所述多模态输入模块包括音频信息采集单元、文本信息采集单元和图像信息采集单元，分别用于采集音频信息、文本信息和图像信息。
进一步地，所述多模态输入模块还至少包括温度信息采集单元和角度信息采集单元，分别用于采集温度信息和角度信息。
进一步地，所述音频信息采集单元为麦克风阵列，所述文本信息采集单元为文本框输入，所述图像信息采集单元为高清摄像头，所述温度信息采集单元为温度传感器，所述角度信息采集单元为陀螺仪。
进一步地，所述逻辑决策模块至少包括语音识别处理单元、NLP对话单元、图像识别处理单元和信息处理单元；
所述语音识别处理单元用于通过音频过滤、语音分段、特征提取、解码、声学模型、语言模型和解码器，将所述音频信息处理成音频文本信息，并将所述音频文本信息发往所述NLP对话单元；
所述NLP对话单元用于接收所述文本信息和所述音频文本信息，并输出给所述信息处理单元；
所述图像识别处理单元用于通过人脸识别、面部情绪识别、手势识别和物体识别功能生成所述图像信息，并输出给所述信息处理单元；
所述信息处理单元基于所述数据库模块和所述虚拟专家模块，将所述文本信息、所述音频文本信息和所述图像信息转化成所述数字人的驱动指令，并输出给多模态输出模块。
进一步地，所述虚拟人制作单元用于构建虚拟数字人的模型和虚拟数字人的动作动画素材库。
进一步地，所述在线输出单元用于虚拟数字人的语音动画输出，所述语音动画输出基于所述数字人的驱动指令。
进一步地，所述在线输出单元还包括渲染引擎和显示设备，所述渲染引擎用于将所述虚拟数字人的语音动画输出，通过渲染技术，对所述虚拟数字人的语音动画生成进行实时渲染；所述显示设备用于多种设备端呈现所述虚拟数字人的语音动画输出。
进一步地，所述基于焦虑障碍治疗的数据信息至少包括焦虑障碍患者多模态临床数据、文献资料、诊断标准、治疗指南和心理治疗手册。
进一步地，所述现有计算机心理治疗辅助***资源至少包括认知治疗技术、情绪调控治疗技术、行为激活技术、暴露反应预防治疗技术、问题解决技术、人际沟通技术和正念治疗技术。
有益效果
本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
(1)该人工智能***以社会效益为主，建立的人工智能心理治疗模式在全国推广应用可提高焦虑障碍的疗效，降低复发率，降低焦虑障碍疾病负担，改善患者社会功能，减轻个体及社会经济负担。
(2)该人工智能***为群众提供心理健康资助筛查、智能心理治疗等服务，服务便捷、可及、规范且经济，为补充精神卫生资源不足及不均，产生巨大社会效益。
(3)该人工智能***针对焦虑障碍的人工智能心理治疗机器人研发，将形成诸多技术储备及基础，为将来快速扩展到其他疾病的智能化诊疗提供坚实检出，推动精神心理新服务模式发展。
(4)该人工智能***将形成大样本高质量精神疾病全病程病例库，为将来研究及诊疗方案优化提供强有力的样本资源，具有远期经济效应。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的辅助治疗焦虑障碍的人工智能***示意图；
图2为本发明一实施例提供的辅助治疗焦虑障碍的人工智能***中多模态交互模块示意图；
图3为本发明一实施例提供的辅助治疗焦虑障碍的人工智能***中数据库模块和虚拟专家模块构建示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，本发明一实施例提供了一种辅助治疗焦虑障碍的人工智能***，包括：数据库模块100，包括基于焦虑障碍治疗的数据信息构建的焦虑障碍核心知识图谱，以及基于现有计算机心理治疗辅助***资源构建的焦虑障碍核心治疗数据。虚拟专家模块300，用于利用所述焦虑障碍核心知识图谱和所述焦虑障碍核心治疗数据，并结合患者信息以获得相应的治疗策略。多模态交互模块200，包括多模态输入模块201，用于输入患者信息，所述患者信息至少包括音频信息、文本信息和图像信息；逻辑决策模块202，用于接收所述患者信息，并基于所述数据库模块和所述虚拟专家模块对所述患者信息进行综合判断，输出数字人的驱动指令；多模态输出模块203，包括虚拟人制作单元和在线输出单元，所述虚拟人制作单元用于制作虚拟数字人，所述在线输出单元用于接收所述数字人的驱动指令，并基于所述数字人的驱动指令驱动所述虚拟数字人进行动态展示。
在本实施例中，参阅图2，多模态输入模块201支持多维度的信息采集，包括文本信息，音频信息，图像信息，以及其他维度的信息等，其中以文本信息，音频信息，图像信息为主要的输入维度。多模态输入模块201可通过多种信息采集的方式，对不同模态的信息进行采集。在多模态输入模块201采集到的多模态信息会传输到逻辑决策模块202进行后续信息的处理。多模态输入模块201主要包括音频信息采集单元，音频信息采集单元可以通过拾音设备，例如麦克风阵列等，获取患者的实时语音音频流或者录音文件等，音频信息采集单元对采集的音频进行前处理的操作，比如回声消除，噪声抑制等，从而输出一段高质量的音频数据；文本信息采集单元，文本信息采集单元通文本采集设备，例如文本框输入等，获取外部输入的文本信息。例如，可以通过手动输入，或者导入TXT文本，word本文等其他方式；图像信息采集单元，图像信息采集单元通过图像采集设备，例如高清摄像头等采集设备，获取到患者的图像信息，例如人脸信息、手势信息、面部表情、面部情绪及其他图像数据；以及其他信息采集单元，从而支持采集其他不同维度的信息，一方面是可以采集通用维度信息，比如通过温度传感器获取环境温度信息，通过陀螺仪获取设备的角度信息；另外也可以根据不同的业务场景，采集业务所需的信息，比如在医疗场景，可以通过脑电设备获取脑电信息等。
在本实施例中，如图2所示，逻辑决策模块202主要包括：
语音识别处理单元，从音频信息采集单元获取到的实时语音音频流和录音文件，输入语音识别的模型中，并通过音频过滤，语音分段，特征提取，解码，声学模型，语言模型，解码器等元件，将音频数据处理成音频文本信息，将音频文本信息发往NLP对话单元。
NLP对话单元，将音频文本信息和文本信息采集单元采集的文本信息，输入到NLP对话元件，NLP对话元件主要包括三个部分，第一是通过NLU对文本信息进行语义分析，得出分词、意图识别、关键词提取等信息；第二是通过对话管理元件，对输入的信息进行处理，其中包括闲聊，问答管理，任务型对话等方式，第三通过NLG元件，输出文本响应的结果。
图像识别处理单元，将图像信息采集单元获取的图像信息数据输入图像识别处理单元，图像识别处理单元中包括人脸识别、面部情绪识别、手势识别、物体识别等功能，通过人脸识别可以对图像中人脸信息进行识别，通过面部情绪识别可以识别到图像中人物的情绪，通过手势识别可以识别到图像中手势的情况，最后输出图像处理的结果。
其他输入处理单元，从其他信息采集单元获取到的其他维度的信息，根据输入信息的维度和功能需求，进行对应的信息的处理。
信息处理单元，
当不同维度的信息，经过不同的处理模块处理之后，会将所有的信息在信息处理单元中进行综合的处理，信息处理单元基于数据库模块100和虚拟专家模块300，最终输出一个数字人的驱动指令，将数字人的驱动指令发往多模态输出模块203。
在本实施例中，参阅图2，虚拟人制作单元用于构建虚拟数字人的模型和虚拟数字人的动作动画素材库。虚拟人制作单元通过人脸扫描、人脸智能建模、人脸智能绑定、身体智能建模、身体智能绑定等核心技术，可以根据不用的需求制作不同类型高质量的虚拟数字人，比如超写实虚拟数字人、美型虚拟数字人、卡通虚拟数字人、二次元虚拟数字人等。另外，制作的虚拟数字人也支持各种形式的自定义定制，比如服装定制、发型定制、妆容的定制等，用户可以根据需求进行动态的调整。
虚拟人制作单元还通过动作捕捉(身体&手势)和运动重定向技术采集到数字人的动作动画数据，用于制作数字人丰富的动作素材库。通过表情和眼神捕捉和表情和眼神迁移技术采集到数字人的脸部和表情动画数据，通过高质量的音频采集技术，获取到高质量的音频数据。最后利用TTSA技术，训练出对应的TTSA模型，让数字人可以和真人一样自然的说话，并作出与声音高度对齐的唇形动画。
在本实施例中，在线输出单元用于虚拟数字人的语音动画输出，语音动画输出基于数字人的驱动指令。基于虚拟人制作单元的离线制作，可以生成一个可驱动的高质量的虚拟数字人形象，将数字人驱动指令作为输入，可以驱动数字人和真人一样，做出自然的表情和动作，另外数字人也可以和真人一样流畅的说话，而且输出和真人一样的高质量的唇形动画。
主要运用下列技术：
①基于文本的实时语音和动画合成技术(TTSA)
通过输入数字人驱动指令，利用自研的端到端深度学习的TTSA核心技术，即通过输入任意文本(中文或者英文)实时生成虚拟形象的语音和三维动画(包括表情、眼神、身体动作和手势)。从而可以让数字人和真人一样流畅地说话。
②基于文本的动作驱动技术
通过输入数字人驱动指令，并通过基于深度学习的动作智能驱动技术，即通过输入文本可以驱动数字人做出各种自然的动作，从而可以让数字人和真人一样做出自然流畅的动作，使得数字人更加的生动。
在线输出单元还通过输入数字人驱动指令，构建其他的虚拟展示信息，包括高质量的3D场景和道具，酷炫的特效效果，丰富的虚拟信息控件(widget)等，通过控件展现和数字人的引导，让用户能够更加直观，清晰，有效得获取到信息。
此外，在线输出单元还包括渲染引擎，渲染引擎将数字人语音动画的输出和虚拟展示信息的输出，通过渲染引擎的渲染技术，对这些输出进行实时渲染，输出对应多模态输出的视频流。在虚拟的高质量3D场景中，数字人就可以像真人一样通过眼神的交流，表情的展现，自然的动作，流畅的对话等来进行表达，同时还可以利用丰富的widget控件，比如图片、文字、视频等，以及酷炫的特效信息等对内容信息进行引导。最后将视频信息通过视频推流，在不同设备端上进行多模态输出的呈现。
最后，在线输出单元还包括显示设备，渲染引擎输出的多模态输出结果可在不同的设备中进行呈现。比如智慧大屏、VR/AR设备、智能音箱、全息屏、手机APP、微信公众号、小程序等各种设备端进行呈现。
在本实施例中，如图3所示，所述基于焦虑障碍治疗的数据信息至少包括焦虑障碍患者多模态临床数据、文献资料、诊断标准、治疗指南和心理治疗手册。基于焦虑障碍患者多模态临床数据、文献资料、诊断标准、治疗指南与心理治疗手册等非结构/半结构化数据，从多模态数据中抽取影响焦虑障碍诊断、评估、治疗决策和心理治疗的相关因素和因果关系，搭建焦虑障碍领域精确的核心知识图谱。
在本实施例中，参阅图3，所述现有计算机心理治疗辅助***资源至少包括认知治疗技术、情绪调控治疗技术、行为激活技术、暴露反应预防治疗技术、问题解决技术、人际沟通技术和正念治疗技术。基于ICD-11焦虑障碍诊断指南及中国焦虑障碍防治指南，整合和优化焦虑障碍现有的计算机心理治疗辅助***资源，结合认知治疗、情绪调控治疗、行为激活技术、暴露反应预防治疗、问题解决技术、人际沟通技术、正念治疗等形成多方位精准心理治疗干预技术，搭建焦虑障碍心理治疗核心技术体系，即专家模型。
本发明的优点在于该人工智能***以社会效益为主，建立的人工智能心理治疗模式在全国推广应用可提高焦虑障碍的疗效，降低复发率，降低焦虑障碍疾病负担，改善患者社会功能，减轻个体及社会经济负担。进一步地，该人工智能***为群众提供心理健康资助筛查、智能心理治疗等服务，服务便捷、可及、规范且经济，为补充精神卫生资源不足及不均，产生巨大社会效益。再进一步地，该人工智能***针对焦虑障碍的人工智能心理治疗机器人研发，将形成诸多技术储备及基础，为将来快速扩展到其他疾病的智能化诊疗提供坚实检出，推动精神心理新服务模式发展。最后，该人工智能***将形成大样本高质量精神疾病全病程病例库，为将来研究及诊疗方案优化提供强有力的样本资源，具有远期经济效应。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种辅助治疗焦虑障碍的人工智能***，其特征在于，包括：
数据库模块，包括基于焦虑障碍治疗的数据信息构建的焦虑障碍核心知识图谱，以及基于现有计算机心理治疗辅助***资源构建的焦虑障碍核心治疗数据；
虚拟专家模块，用于利用所述焦虑障碍核心知识图谱和所述焦虑障碍核心治疗数据，并结合患者信息以获得相应的治疗策略；
多模态交互模块，包括多模态输入模块，用于输入患者信息，所述患者信息至少包括音频信息、文本信息和图像信息；逻辑决策模块，用于接收所述患者信息，并基于所述数据库模块和所述虚拟专家模块对所述患者信息进行综合判断，输出数字人的驱动指令；多模态输出模块，包括虚拟人制作单元和在线输出单元，所述虚拟人制作单元用于制作虚拟数字人，所述在线输出单元用于接收所述数字人的驱动指令，并基于所述数字人的驱动指令驱动所述虚拟数字人进行动态展示。
2.根据权利要求1所述的辅助治疗焦虑障碍的人工智能***，其特征在于，所述多模态输入模块包括音频信息采集单元、文本信息采集单元和图像信息采集单元，分别用于采集音频信息、文本信息和图像信息。
3.根据权利要求2所述的辅助治疗焦虑障碍的人工智能***，其特征在于，所述多模态输入模块还至少包括温度信息采集单元和角度信息采集单元，分别用于采集温度信息和角度信息。
4.根据权利要求3所述的辅助治疗焦虑障碍的人工智能***，其特征在于，所述音频信息采集单元为麦克风阵列，所述文本信息采集单元为文本框输入，所述图像信息采集单元为高清摄像头，所述温度信息采集单元为温度传感器，所述角度信息采集单元为陀螺仪。
5.根据权利要求1所述的辅助治疗焦虑障碍的人工智能***，其特征在于，所述逻辑决策模块至少包括语音识别处理单元、NLP对话单元、图像识别处理单元和信息处理单元；
所述语音识别处理单元用于通过音频过滤、语音分段、特征提取、解码、声学模型、语言模型和解码器，将所述音频信息处理成音频文本信息，并将所述音频文本信息发往所述NLP对话单元；
所述NLP对话单元用于接收所述文本信息和所述音频文本信息，并输出给所述信息处理单元；
所述图像识别处理单元用于通过人脸识别、面部情绪识别、手势识别和物体识别功能生成所述图像信息，并输出给所述信息处理单元；
所述信息处理单元基于所述数据库模块和所述虚拟专家模块，将所述文本信息、所述音频文本信息和所述图像信息转化成所述数字人的驱动指令，并输出给多模态输出模块。
6.根据权利要求1所述的辅助治疗焦虑障碍的人工智能***，其特征在于，所述虚拟人制作单元用于构建虚拟数字人的模型和虚拟数字人的动作动画素材库。
7.根据权利要求6所述的辅助治疗焦虑障碍的人工智能***，其特征在于，所述在线输出单元用于虚拟数字人的语音动画输出，所述语音动画输出基于所述数字人的驱动指令。
8.根据权利要求7所述的辅助治疗焦虑障碍的人工智能***，其特征在于，所述在线输出单元还包括渲染引擎和显示设备，所述渲染引擎用于将所述虚拟数字人的语音动画输出，通过渲染技术，对所述虚拟数字人的语音动画生成进行实时渲染；所述显示设备用于多种设备端呈现所述虚拟数字人的语音动画输出。
9.根据权利要求1所述的辅助治疗焦虑障碍的人工智能***，其特征在于，所述基于焦虑障碍治疗的数据信息至少包括焦虑障碍患者多模态临床数据、文献资料、诊断标准、治疗指南和心理治疗手册。
10.根据权利要求1所述的辅助治疗焦虑障碍的人工智能***，其特征在于，所述现有计算机心理治疗辅助***资源至少包括认知治疗技术、情绪调控治疗技术、行为激活技术、暴露反应预防治疗技术、问题解决技术、人际沟通技术和正念治疗技术。
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