論文の概要: Preictal Period Optimization for Deep Learning-Based Epileptic Seizure Prediction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.14876v1
- Date: Sat, 20 Jul 2024 13:49:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-23 20:32:23.186291
- Title: Preictal Period Optimization for Deep Learning-Based Epileptic Seizure Prediction
- Title(参考訳): 深層学習に基づく懐疑的セズーア予測のための事前周期最適化
- Authors: Petros Koutsouvelis, Bartlomiej Chybowski, Alfredo Gonzalez-Sulser, Shima Abdullateef, Javier Escudero,
- Abstract要約: 我々は頭皮脳波(EEG)信号を用いた発作予測のための競合的深層学習モデルを開発した。
オープンアクセス型CHB-MITデータセットを対象とした19名の小児患者を対象に,本モデルを訓練・評価した。
各患者のOPPを用いて、平均感度は99.31%、特異性は95.34%、AUCは99.35%、F1-スコアは97.46%と正しく同定された。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Accurate prediction of epileptic seizures could prove critical for improving patient safety and quality of life in drug-resistant epilepsy. Although deep learning-based approaches have shown promising seizure prediction performance using scalp electroencephalogram (EEG) signals, substantial limitations still impede their clinical adoption. Furthermore, identifying the optimal preictal period (OPP) for labeling EEG segments remains a challenge. Here, we not only develop a competitive deep learning model for seizure prediction but, more importantly, leverage it to demonstrate a methodology to comprehensively evaluate the predictive performance in the seizure prediction task. For this, we introduce a CNN-Transformer deep learning model to detect preictal spatiotemporal dynamics, alongside a novel Continuous Input-Output Performance Ratio (CIOPR) metric to determine the OPP. We trained and evaluated our model on 19 pediatric patients of the open-access CHB-MIT dataset in a subject-specific manner. Using the OPP of each patient, preictal and interictal segments were correctly identified with an average sensitivity of 99.31%, specificity of 95.34%, AUC of 99.35%, and F1- score of 97.46%, while prediction time averaged 76.8 minutes before onset. Notably, our novel CIOPR metric allowed outlining the impact of different preictal period definitions on prediction time, accuracy, output stability, and transition time between interictal and preictal states in a comprehensive and quantitative way and highlighted the importance of considering both inter- and intra-patient variability in seizure prediction.
- Abstract(参考訳): てんかん発作の正確な予測は、薬剤耐性てんかんにおける患者の安全性と生活の質を向上させるために重要である。
深層学習に基づくアプローチは、頭皮脳波(EEG)信号を用いた有望な発作予測性能を示したが、かなりの制限が臨床応用を妨げている。
さらに、脳波セグメントをラベル付けするための最適前立腺周期(OPP)の同定は依然として課題である。
ここでは、発作予測のための競合的深層学習モデルを開発するだけでなく、それを利用して発作予測タスクにおける予測性能を総合的に評価する手法を実証する。
そこで我々はCNN-Transformerディープラーニングモデルを導入し,OPPを決定するための新しいCIOPR(Continuous Input-Output Performance Ratio)指標と合わせて,事前時空間ダイナミクスを検出する。
オープンアクセス型CHB-MITデータセットを対象とした19名の小児患者を対象に,本モデルを訓練・評価した。
各患者のOPPを用いて、平均感度は99.31%、特異性は95.34%、AUCは99.35%、F1-スコアは97.46%、予測時間は76.8分であった。
特に,新たなCIOPR尺度では,予測時間,精度,出力安定性,間質状態間の遷移時間への影響を包括的かつ定量的に概説し,発作予測における患者間の変動と患者内変動の両方を考慮することの重要性を強調した。
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