Методи аналізу ЕЕГ для прогнозування епілептичних нападів
Основний зміст сторінки статті
Анотація
В роботі розглянуто проблематику прогнозування епілептичних нападів на основі аналізу сигналів електроенцефалограм. Розглянуто основні методи аналізу сигналів, які застосовуються при прогнозуванні та наведено результати використання цих методів. Основну увагу приділено методам аналізу сигналів в часовій області (енергія сигналу та довжина кривої), методам, в яких аналізують результати перетворення (спектрально часовий та вейвлет-аналіз), нелінійним методам (ентропійний аналіз та аналіз синхронізації). Визначено, що основними проблемами, які виникають при прогнозуванні епілептичних нападів є низька завадостійкість методів та неможливість їх застосування для сигналів ЕЕГ, виміряних неінвазивно. Наведено рекомендації щодо напрямку подальших досліджень в сфері прогнозування епілептичних нападів.
Бібл. 23, рис. 1.
Блок інформації про статтю
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
Посилання
Bandarabadi, M., Teixeira, C.A., Sales, F., Dourado, A. (2011) “Wepilet, optimal orthogonal wavelets for epileptic seizure prediction with one single surface channel“. 2011 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society,EMBC. , P. 7059–7062.
Bandt, C., Pompe, B. (2002) "Permutation Entropy: A Natural Complexity Measure for Time Series". Phys. Rev. Lett. 2002. Vol. 88. № 17. P. 174102.
Carney, P.R., Myers, S., Geyer, J.D. (2011) "Seizure prediction: methods". Epilepsy Behav. EB. 2011. Vol. 22 Suppl 1. P. S94–101.
Cortes, C., Vapnik, V. (1995) "Support-Vector Networks". Mach. Learn. 1995. Vol. 20. № 3. P. 273–297.
D’Alessandro, M., Esteller, R., Vachtsevanos, G., Hinson, A., Echauz, J., Litt, B. (2003) "Epileptic seizure prediction using hybrid feature selection over multiple intracranial EEG electrode contacts: a report of four patients". IEEE Trans. Biomed. Eng. 2003. Vol. 50. № 5. P. 603–615.
Engel, J.J. (2012) "Seizures and Epilepsy". New York: Oxford University Press 2 edition, 2012. - 736 p.
Esteller, R., Echauz, J., D’Alessandro, M., Worrell, G., Cranstoun, S., Vachtsevanos, G., Litt, B. (2005) "Continuous energy variation during the seizure cycle: towards an on-line accumulated energy". Clin. Neurophysiol. Off. J. Int. Fed. Clin. Neurophysiol. 2005. Vol. 116. № 3. P. 517–526.
Fisher, R.S., Krauss, G.L., Ramsay, E., Laxer, K., Gates, J. (1997) "Assessment of vagus nerve stimulation for epilepsy: report of the Therapeutics and Technology Assessment Subcommittee of the American Academy of Neurology". Neurology. 1997. Vol. 49. № 1. P. 293–297.
Iasemidis, L.D. (2003) "Epileptic seizure prediction and control". IEEE Trans. Biomed. Eng. 2003. Vol. 50. № 5. P. 549–558.
LeCun, Y., Bottou, L., Bengio, Y., Haffner, P. (1998) "Gradient-based learning applied to document recognition". Proc. IEEE. 1998. Vol. 86. № 11. P. 2278–2324.
Litt, B., Esteller, R., Echauz, J., D’Alessandro, M., Shor, R., Henry, T., Pennell, P., Epstein, C., Bakay, R., Dichter, M., Vachtsevanos, G. (2001) "Epileptic seizures may begin hours in advance of clinical onset: a report of five patients". Neuron. 2001. Vol. 30. № 1. P. 51–64.
Mammone, N., Lay-Ekuakille, A., Morabito, F.C., Massaro, A., Casciaro, S., Trabacca, A. (2011) Analysis of absence seizure EEG via Permutation Entropy spatio-temporal clustering / N. Mammone, A. Lay-Ekuakille, F.C. Morabito, A. Massaro, S. Casciaro, A. Trabacca // 2011 IEEE International Workshop on Medical Measurements and Applications Proceedings (MeMeA). 2011. С. 532–535.
Mirowski, P.W., LeCun, Y., Madhavan, D., Kuzniecky, R. (2008) Comparing SVM and convolutional networks for epileptic seizure prediction from intracranial EEG / P.W. Mirowski, Y. LeCun, D. Madhavan, R. Kuzniecky // IEEE Workshop on Machine Learning for Signal Processing, 2008. MLSP 2008. , 2008. С. 244–249.
Mormann, F., Andrzejak, R.G., Elger, C.E., Lehnertz, K. (2007) "Seizure prediction: the long and winding road". Brain. 2007. Vol. 130. № 2. P. 314–333.
Mormann, F., Andrzejak, R.G., Kreuz, T., Rieke, C., David, P., Elger, C.E., Lehnertz, K. (2003) "Automated detection of a preseizure state based on a decrease in synchronization in intracranial electroencephalogram recordings from epilepsy patients". Phys. Rev. E Stat. Nonlin. Soft Matter Phys. 2003. Vol. 67. № 2 Pt 1. P. 021912.
Park, Y., Luo, L., Parhi, K.K., Netoff, T. (2011) "Seizure prediction with spectral power of EEG using cost-sensitive support vector machines". Epilepsia. 2011. Vol. 52. № 10. P. 1761–1770.
Penfield, W. (1933) "The evidence for a cerebral vascular mechanism in epilepsy". Ann. Intern. Med. 1933. Vol. 7. № 3. P. 303–310.
Quiroga, R.Q. (1998) "Quantitative analysis of EEG signals: Time-Frequency methods and Chaos Theory". 1998.
Rasekhi, J., Mollaei, M.R.K., Bandarabadi, M., Teixeira, C.A., Dourado, A. (2013) "Preprocessing effects of 22 linear univariate features on the performance of seizure prediction methods". J. Neurosci. Methods. 2013. Vol. 217. № 1-2. P. 9–16.
Rogowski, Z., Gath, I., Bental, E. (1981) "On the prediction of epileptic seizures". Biol. Cybern. 1981. Vol. 42. № 1. P. 9–15.
Saab, M.E., Gotman, J. (2005) "A system to detect the onset of epileptic seizures in scalp EEG". Clin. Neurophysiol. 2005. Vol. 116. № 2. P. 427–442.
Wang, S., Chaovalitwongse, W.A., Wong, S. (2013) "Online Seizure Prediction Using an Adaptive Learning Approach". IEEE Trans. Knowl. Data Eng. 2013. Vol. 25. № 12. P. 2854–2866.
Zenkov L. R. (1996), “Clinical Electroencephalography (with elements of epilepsy)”. Taganrog TSURE Publishing. Р. 358. (Rus)
