Health sensing for chronic disease management creates immense benefits for social welfare. Existing health sensing studies primarily focus on the prediction of physical chronic diseases. Depression, a widespread complication of chronic diseases, is however understudied. We draw on the medical literature to support depression prediction using motion sensor data. To connect human expertise in the decision-making, safeguard trust for this high-stake prediction, and ensure algorithm transparency, we develop an interpretable deep learning model: Temporal Prototype Network (TempPNet). TempPNet is built upon the emergent prototype learning models. To accommodate the temporal characteristic of sensor data and the progressive property of depression, TempPNet differs from existing prototype learning models in its capability of capturing the temporal progression of depression. Extensive empirical analyses using real-world motion sensor data show that TempPNet outperforms state-of-the-art benchmarks in depression prediction. Moreover, TempPNet interprets its predictions by visualizing the temporal progression of depression and its corresponding symptoms detected from sensor data. We further conduct a user study to demonstrate its superiority over the benchmarks in interpretability. This study offers an algorithmic solution for impactful social good - collaborative care of chronic diseases and depression in health sensing. Methodologically, it contributes to extant literature with a novel interpretable deep learning model for depression prediction from sensor data. Patients, doctors, and caregivers can deploy our model on mobile devices to monitor patients' depression risks in real-time. Our model's interpretability also allows human experts to participate in the decision-making by reviewing the interpretation of prediction outcomes and making informed interventions.


翻译:长期疾病管理的健康感测为社会福祉带来巨大的好处。现有的健康感测研究主要侧重于对慢性病的预测。抑郁症是慢性病的广泛并发症,但研究不足。我们利用医学文献支持使用运动感官数据进行抑郁症预测。为了在决策中将人的专门知识联系起来,保障对这一高摄入率预测的信任,并确保算法透明度,我们开发了一个可解释的深层次学习模型:TempPNet(TempPNet) 。TemPNet(TempPNet)建在新兴的原型学习模型模型模型上。为了适应感测数据的时间特征和抑郁症的渐进特性,TemPNet(TemppNet)与现有的原型学习模型不同,因为它在捕捉抑郁症的暂时演变能力方面与现有的原型学习模型不同。我们利用现实运动感官传感器的广泛经验分析表明TemPNet(TempotNet)在决策方面超越了抑郁症预测中的最新基准。此外,TemPNet(Temploal Progress)通过感测测测算, 也提供了对我们长期感官病历和感官病理学风险的分析。

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