Automated seizure detection for neonatal EEG

Julkaisun otsikon käännös: Automaattinen epileptisten kohtausten tunnistus vastasyntyneiden aivosähkökäyrästä

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Sellaiset vastasyntyneet lapset, joilla on suuri riski epileptisille kohtauksille, tarvitsevat kriittistä hoitoa, sillä kohtausten tiedetään vahingoittavan kehittyviä aivoja. Kohtauksia havainnoidaan mittaamalla vastasyntyneen aivosähkökäyrää, josta neurofysiologit tunnistavat kohtaukselle ominaisia signaalipiirteitä. Vaadittavaa neurofysiologista asiantuntemusta ei kuitenkaan aina ole saatavilla, joten tutkimusten tulkintaan tarvitaan automaattisia menetelmiä. Vastasyntyneiden kohtauksia tunnistavien algoritmien kehitys on haastavaa monista syistä. Kohtauksia aivojen normaalista taustatoiminnasta erottelevien signaalipiirteiden tunnistus on vaativaa, algoritmin suorituskykyä monipuolisesti mittaavista suureista ei ole yhteistä näkemystä, ja lisäksi olemassa olevien algoritmien keskinäinen luotettava vertailu ei ole ollut mahdollista avoimien aineistojen puutteen vuoksi. Tässä väitöskirjassa kehitettiin menetelmiä vastasyntyneiden aivosähkökäyrän automaattiseen tulkintaan. Kompleksisten signaalipiirteiden ja koneoppimismenetelmien avulla epileptisiä kohtauksia saatiin erotettua taustasignaalista. Tutkimuksessa kehitetyt uudet signaalipiirteet yhdistettynä aiempien tutkimusten mukaisten signaalipiirteiden kanssa muodostavat algoritmin, joka tukivektorikoneita hyödyntäen luokittelee aivosähkökäyrän signaalia kohtauksiin ja taustasignaaliin. Tutkimuksessa kokeiltiin myös erilaisia luokittimia. Osatöissä tutkittiin muun muassa konvoluutioneuroverkon etuja signaalipiirteiden automaattisessa erottelussa, sekä erilaisia poikkeavien signaalipiirteiden erottelumenetelmiä. Lisäksi tutkittiin useita suorituskykyä mittaavia menetelmiä. Algoritmin suoriutumista vertailtiin myös kahden aineiston välillä. Asiantuntijan suorittama luokittelu toimi vertailukohtana algoritmin tuottamalle luokittelulle. Usean asiantuntijan luokitteluja toisiinsa vertailemalla saatiin referenssiarvo, jonka avulla mitattiin, onko algoritmin luokittelu ihmisasiantuntijoista poikkeava. Lisäksi tutkimuksessa vertailtiin algoritmin luokittelemien kohtausten määrää ja kestoa asiantuntijan vastaaviin luokitteluihin, joiden perusteella arvioitiin algoritmin kliinistä hyötyä. Kehityksessä käytetty aineisto ja alkuperäinen algoritmi julkaistiin lopuksi avoimeen käyttöön. Tutkimuksessa kehitetyt menetelmät erottelivat kohtauksia signaalista aiempia menetelmiä tarkemmin, ja lopullisen algoritmin suorituskyvyn taso oli kehitykseen ja testaamiseen käytetyillä aineistoilla yhtenevä. Algoritmin tuottama arvio kohtauksista oli kliinisesti merkittävä, ja luokittimen kehitykseen käytetyn aineiston diversiteettiä lisäämällä todettiin, että luokittelu ei merkittävästi poikkea asiantuntijan luokittelusta.
Julkaisun otsikon käännösAutomaattinen epileptisten kohtausten tunnistus vastasyntyneiden aivosähkökäyrästä
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Parkkonen, Lauri, Vastuuprofessori
  • Stevenson, Nathan, Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
  • Vanhatalo, Sampsa, Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-1080-7
Sähköinen ISBN978-952-64-1081-4
TilaJulkaistu - 2022
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • vastasyntyneiden EEG-monitorointi
  • epileptinen kohtaus
  • koneoppiminen
  • tukivektorikone
  • konvoluutioneuroverkko
  • avoin aineisto

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Automaattinen epileptisten kohtausten tunnistus vastasyntyneiden aivosähkökäyrästä'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä