論文の概要: A Raspberry Pi-based Traumatic Brain Injury Detection System for Single-Channel Electroencephalogram

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.10869v2
• Date: Fri, 29 Jan 2021 06:26:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2021-03-20 13:35:19.927947
• Title: A Raspberry Pi-based Traumatic Brain Injury Detection System for Single-Channel Electroencephalogram
• Title（参考訳）: raspberry piを用いた単チャンネル脳波のための外傷性脳損傷検出システム
• Authors: Navjodh Singh Dhillon, Agustinus Sutandi, Manoj Vishwanath, Miranda M. Lim, Hung Cao, Dong Si
• Abstract要約: 外傷性脳損傷の診断のための既存のツールは、主観的または広範な臨床設定と専門知識を必要とする。 本稿では,機械学習を用いてtbiを効率的に識別するraspberry piベースのポータブル,リアルタイムデータ取得,自動処理システムについて述べる。 ピーク分類精度は最大90%以上であり, TBIと制御条件の比較では, 16秒から64秒までの分類時間が1秒未満である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6282171844772422
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Traumatic Brain Injury (TBI) is a common cause of death and disability. However, existing tools for TBI diagnosis are either subjective or require extensive clinical setup and expertise. The increasing affordability and reduction in size of relatively high-performance computing systems combined with promising results from TBI related machine learning research make it possible to create compact and portable systems for early detection of TBI. This work describes a Raspberry Pi based portable, real-time data acquisition, and automated processing system that uses machine learning to efficiently identify TBI and automatically score sleep stages from a single-channel Electroen-cephalogram (EEG) signal. We discuss the design, implementation, and verification of the system that can digitize EEG signal using an Analog to Digital Converter (ADC) and perform real-time signal classification to detect the presence of mild TBI (mTBI). We utilize Convolutional Neural Networks (CNN) and XGBoost based predictive models to evaluate the performance and demonstrate the versatility of the system to operate with multiple types of predictive models. We achieve a peak classification accuracy of more than 90% with a classification time of less than 1 s across 16 s - 64 s epochs for TBI vs control conditions. This work can enable development of systems suitable for field use without requiring specialized medical equipment for early TBI detection applications and TBI research. Further, this work opens avenues to implement connected, real-time TBI related health and wellness monitoring systems.
• Abstract（参考訳）: 外傷性脳損傷(TBI)は、死と障害の一般的な原因である。 しかし、既存のtbi診断ツールは主観的または広範な臨床設定と専門知識を必要とする。 TBI関連機械学習研究の有望な成果と相まって、比較的高性能なコンピュータシステムの可利用性と小型化により、TBIを早期に検出するためのコンパクトでポータブルなシステムを構築することができる。 本研究は,機械学習を用いてtbiを効率的に識別し,単一チャネル脳波(eeg)信号から睡眠ステージを自動的にスコアリングする,raspberry piベースのポータブル,リアルタイムデータ取得,自動処理システムについて述べる。 本稿では,ADC(Analog to Digital Converter)を用いて脳波信号をデジタル化するシステムの設計,実装,検証について論じ,軽度TBI(mTBI)の存在を検出するためにリアルタイム信号分類を行う。 畳み込みニューラルネットワーク(CNN)とXGBoostに基づく予測モデルを用いて、性能を評価し、複数の種類の予測モデルで動作するシステムの汎用性を実証する。 ピーク分類精度は最大90%以上であり, TBIと制御条件の比較では, 16秒から64秒までの分類時間が1秒未満である。 本研究は,早期tbi検出およびtbi研究のための医療機器を必要とせずに,現場利用に適したシステムの開発を可能にする。 さらに、この研究は、接続されたリアルタイムTBI関連健康・健康モニタリングシステムを実装するための道を開く。

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