研究プロジェクト

脳波によるてんかん発作検出と患者間汎化

機械学習/深層学習による認識

脳波によるてんかん発作検出と患者間汎化

研究概要

患者ごとの調整を必要としない発作検出アルゴリズムの開発

てんかん発作とは,脳の神経細胞が異常な電気活動を起こすことにより生じ,時に意識の消失や痙攣を引き起こします.てんかん発作は脳波によって評価可能ですが,高度な訓練を受けた専門医による長時間の目視観察が必要でした.そのため緊急時など専門医が対応できない状況では発作の発見が遅れ、重篤化に繋がってしまう恐れがあります. 自動検出を実用化する上で最大の課題は,脳波の特徴が患者ごとに大きく異なることです.患者ごとにデータを収集して調整する方式では,新しい患者にすぐ適用することができません.そこで本研究では,発作時と非発作時とで患者間のばらつきの性質が異なることに着目し,脳の状態で条件付けたドメイン敵対的学習によって患者に依存しない特徴を抽出しています.さらに,発作は前兆から発作中,発作後へと時間をかけて進展する現象であるため,抽出した特徴の時間的な変化までモデル化することで,個々の時点だけを見ていては捉えられない発作の推移を扱えるようにしています. このアプローチが目指すのは,対象患者のデータを一切用いずに学習を完結させることです.新たな患者に対して事前のデータ収集期間を設ける必要がなくなるため,導入した時点から発作モニタリングを開始できる,臨床的に実用性の高いシステムにつながると考えています. 技術的アプローチ: - 状態条件付きドメイン敵対的学習による患者不変特徴の抽出 - CNNと双方向LSTMによる発作の時間的進展のモデル化 - 確率的生成モデルから得られた特徴量を用いた発作検出 岡山大学病院との共同研究により,実臨床データを用いた検証を進めています.

キーワード

EEGSeizure DetectionDomain Adversarial Training

共同研究機関

  • 岡山大学病院

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