国家自然科学基金委项目在癫痫脑电识别方面取得进展

　　

　　发作间期癫痫脑电（以下简称为“癫痫脑电”）含癫痫样棘波，是临床常用的致痫区生物标志物，辅助癫痫发作类型等诊断。由于脑电数据量巨大，且癫痫样棘波持续时间极短（20-200毫秒间）、形态各异、易与伪迹混淆，肉眼识别费时费力且难免误判，借助计算机辅助分析实现癫痫样棘波识别具有重要意义。

　　为挖掘癫痫样棘波、非棘波的显著区分信息，中科院苏州医工所戴亚康课题组刘燕副研究员、彭博副研究员等提出一种多层次特征表征方法。该方法同时挖掘基于专家领域知识的具象特征和基于数据的抽象特征，实现表征癫痫样棘波综合拟态特性的同时，还可有效表征类间、类内癫痫脑电相似波形周期内长时依赖辨别特性，提高癫痫样棘波检测精度，方法的整体框图如图1所示。

　　首先，基于专家领域知识的时空频多域具象化特征表征模块，利用时空频多域特征算子计算时空频多域拟态具象化特征表征F_a，以表征癫痫脑电综合拟态特性。其次，基于数据的深层抽象化特征表征模块，基于时间卷积网络计算深层波形周期内长时依赖抽象化特征表征F_b，以表征癫痫脑电波形周期内部依从关系。最后，融合特征表征模块，利用元素相似算子计算时空频多域融合深度长时依赖特征表征F_c，以实现有效表征癫痫脑电综合拟态特性的同时，有效表征类间、类内癫痫脑电相似波形周期内长时依赖辨别特性。

　　科研人员基于合作单位复旦大学附属儿科医院提供的癫痫脑电数据集，对方法进行了验证。结果表明，所提方法的准确度为90.62%，敏感度为90.38%，特异性为91.00%，精准度为90.33%，每分钟的误报率为0.148m^-1，上述指标均优于只使用单一层次特征的结果，也优于其他分类器的结果。所提方法能够有效剔除大部分背景癫痫脑电，为神经电生理学家缩小癫痫脑电评估范围、减轻观测负担并提供可靠定性信息。

　　该成果发表于IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering,以上工作得到了国家自然科学基金委项目的支持。

　　论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9839382 

 图 1 基于多层次特征表征的癫痫样棘波检测方法流程图 

 图2 多层次特征表征 

　　表 1 不同癫痫样棘波检测方法结果