Добивки:
- Способност да се создаде работен тек на вештачка интелигенција при отстранување на артефакти, откривање настани и екстракција на карактеристики во снимките на ЕЕГ
- Способност да се препознае влијанието на нискиот сооднос сигнал-шум на ЕЕГ и високата варијабилност на верификацијата
- Способност да се објасни дека излезите на невросигналната вештачка интелигенција треба да се тестираат со одобрение од клинички неврофизиолог
Електроенцефалографија (ЕЕГ; англиска електроенцефалографија) е снимање на електричната активност на мозокот со електроди поставени на скалпот. ЕЕГ се користи во широк опсег на области, од дијагноза на епилепсија до фаза на спиење, од мониторинг на интензивна нега до интерфејси мозок-компјутер. Но, тоа е многу попредизвикувачки сигнал од ЕКГ: неговата амплитуда е од редот на микроволти (еден милионити дел од волт), што значи дека е речиси мала како бучава. Овој низок сооднос сигнал-шум (накратко SNR; релативната јачина на корисниот сигнал во однос на бучавата) го прави ЕЕГ привлечен и опасен за вештачката интелигенција. Во оваа единица, ќе го видиме работниот тек на ЕЕГ, проблемот со артефактите и зошто одобрувањето од неврофизиолог е неопходно.
Ајде да кажеме од почеток: ЕЕГ модел може да каже „возможен е напад“; Но, дијагнозата на епилепсија и интерпретацијата на нападите припаѓаат на клиничкиот неврофизиолог. Вештачката интелигенција не дијагностицира.
Синџир за обработка на ЕЕГ
Чекор 1 - Регистрација и монтажа. The EEG is multichannel (typically 19-256 electrodes). Поставувањето на електродите се врши по меѓународен стандарден налог (систем 10-20). Сигналите се читаат во однос на референтните електроди; Изборот на монтирање влијае на толкувањето.
Чекор 2 - Екстракција на артефакт. Изворите на ЕЕГ загадувачи се изобилни: трепкање и движење на очите, мускулна активност (особено вилицата и вратот), отчукувањата на срцето, потењето, контактот со електродата и пречки во мрежата. Овие артефакти можат да имитираат вистински мозочни бранови. Вештачката интелигенција помага во чистењето на артефактните сегменти преку методи како што се означување и анализа на независни компоненти.
Чекор 3 - Извлекување на карактеристики. ЕЕГ обично се дели на фреквенциски опсези: делта (бавен, длабок сон), тета, алфа (одмор), бета (будно внимание) и гама. Јаките на опсегот, мерките за поврзување и одговорите поврзани со настани се користат како карактеристики.
Чекор 4 - Откривање/класификација на инциденти. Моделот сугерира настани како активност на напади, празнење на бранови или фаза на спиење. Излезот е временски ознаки и ознаки.
Чекор 5 — Експертска евалуација. Знаците се претставени на клиничкиот неврофизиолог; Експертот потврдува, поправа или отфрла. Comment is for the expert.
Зошто е толку тешко да се потврди ЕЕГ?
Три причини го прават ЕЕГ-то особено кревко. Прво, ниска SNR: вистинскиот сигнал е скриен во бучавата, моделот лесно може да го погреши шумот за шема. Второ, висока варијабилност: дури и ЕЕГ-то на истата личност варира во зависност од будноста, лековите и возраста; Разликата меѓу поединците е уште поголема. Трето, референтна несигурност: дури и експертите не секогаш се согласуваат за обележувањето на „златен стандард“ на настани како што се нападите (променливост на меѓунабљудувачите). Кога овие три ќе се спојат, ЕЕГ шема која изгледа импресивно во лабораторија лесно пропаѓа во вистинската клиника.
Три мини случаи: според бројките
Случај 1 - Трепкањето имитира напад. Модел за откривање напади ги помеша ритмичките трепкања на очите со шила и бранови во фронталните региони кај дете пациент, што произведува неколку лажни сигнали во минута. Специјалистот видел дека трагите се преклопуваат со очните канали и го одвоиле артефактот. Моделот го произведе знакот, експертот ја извлече реалноста.
Случај 2 - Заштеда на време при стадиум на спиење. Лабораторија за спиење рачно фазни снимања во сегменти од 30 секунди во текот на ноќта; Approximately 2 hours per recording. Пред-фазата на вештачката интелигенција го намали ова време на 35 минути; техничарот ги испитал само парчињата и транзициите што моделот ги оставил нејасни. Специјалистот го одобри конечниот извештај за фазата.
Случај 3 - Намалување на надворешната валидација. Моделот за откривање напади покажа 90% чувствителност во центарот каде што беше развиен; Се намали на 68% во податоците собрани од друга болница со различна електрода и уред за снимање. Бројот на електроди, стапката на земање примероци и профилот на пациентот се разликуваа. Моделот не може да се смета за сигурен додека не се потврди во секоја средина во која ќе се користи.
Слаба навестување / Силен навестување
Забелешка: Следниве инструкции се корисни при уредување на текстот на извештајот/ функцијата за ЕЕГ; Суровата интерпретација на ЕЕГ е дело на проверен софтвер и неврофизиолог.
Слаба навестување:
Дали има епилепсија во овој ЕЕГ?[карактеристики]
Моќен потсетник:
Вашата улога: Вие сте асистент за анализа на невросигнали (НЕ СТЕ ДИЈАГНОЗА). Оценете ги следните анонимни карактеристики на резимето на ЕЕГ: - Наведете ги силините на опсегот и сигналите за настани, интерпретирајте ги, но не поставувајте дијагноза. - За секој знак за настан, „може ли да има артефакт? додадете колона (око/мускули/решетка).- Напишете ги јасно нејаснотии; додајте предупредување за низок SNR.- Конечно наведете 3 точки што неврофизиологот треба да ги потврди во необработеното снимање. Анонимни карактеристики: [јачина на бендот, временски ознаки за настани, информации за каналот]
Четири шаблони за копирање
1) Резиме на јачината на лентата:
Наведете ги следните моќи на опсегот на ЕЕГ (делта, тета, алфа, бета) и проценете ја нивната веродостојност со будна состојба. Не поставувајте дијагноза. Податоци: [вредности]
2) Проверка на можноста за артефакт:
За секој од овие знаци на појава, означете ја веројатноста за појава на артефакт на очите/мускулите/мрежата како ниска/средна/висока и напишете го вашето образложение. Знаци: [листа]
3) Степен КК на спиење:
Обележете ненадејни/неверојатни транзиции (на пр. скок од REM на длабок сон) во излезот за фаза на спиење со вештачка интелигенција подолу; Наведете парчиња за кои е потребна техничка контрола.
4) План за надворешна верификација:
Напишете нацрт надворешен план за валидација за модел за откривање настани на ЕЕГ: различен број на уреди/електроди, договор за меѓунабљудувачи (kappa), SNR и тестови на артефакт. Обележете поединечни точки за валидација.
Улога на моделот: по тип на задача
Тип на задача
Придонес за вештачка интелигенција
критичност
верификација
Обележување на артефакт
високо
низок
Стручен преглед
Екстракција на бенд/одлика
високо
средно
физиолошка веродостојност
Спиење инсценирање прелиминарна работа
високо
средно
Експертско одобрение
Откривање пред напад
средно
високо
Неврофизиолог + сирово снимање
дијагностичка одлука
ограничен
многу високо
Целосно стручно одобрение
Совет: Пред да се потпрете на потпис на шема во ЕЕГ, проверете го темпоралното преклопување на тој сигнал со очните и мускулните канали. Голем дел од активноста што се чини дека е напад е всушност биолошки артефакт.
Внимание: Кога моделите на ЕЕГ се обучуваат за податоци собрани од мал број пациенти, тие претеруваат (меморираат) поединечни специфични обрасци и паѓаат кај нови пациенти. Високите лабораториски перформанси не се гаранција за вистински клинички успех; надворешната валидација е од суштинско значење.
Вообичаени грешки
- Грешка на артефактот за мозочен сигнал. Трепкањето на очите и мускулната активност имитираат напад; Треба да се провери преклопувањето на каналот.
- Игнорирање на ниска SNR. Слабиот сигнал во бучавата лесно го доведува моделот во заблуда.
- Верификација во еден центар. Различниот распоред на уреди и електроди ги намалува перформансите.
- Игнорирање на варијабилноста на меѓунабљудувачите. Метриката на моделот е погрешна ако самата референца е двосмислена.
- Елиминирање на експертот. Знаците се поддршка; Толкувањето на нападот и дијагнозата му припаѓа на специјалистот.
Сумирано
- ЕЕГ е повеќеканален, микроволтен сигнал со низок SNR; Исклучително е подложен на артефакти.
- Работниот тек се состои од склопување, екстракција на артефакт, екстракција на карактеристики и откривање настани.
- Нискиот SNR, високата варијабилност и референтната несигурност ја отежнуваат верификацијата особено.
- Моделите треба да се ревалидираат во секој уред и популација во која ќе се користат.
- Нападот и дијагностичкото толкување припаѓаат на клиничкиот неврофизиолог; ВИ не дијагностицира.
Задача за апликација
Изберете хипотетичко сценарио за откривање настан на ЕЕГ (на пр., предоткривање на напад). Наведете пет потписи за настан што ги произведува моделот и прашајте за секој од нив, „дали ова може да биде артефакт? пополнете ја колоната (око/мускула/решетка/реално). Потоа напишете три ставки од надворешен план за валидација за овој модел и јасно означете ја точката во која експертот ја донесува конечната одлука.
листа за проверка
- [ ] Знам дека ЕЕГ е сигнал со низок SNR, повеќеканален и склон кон артефакти.
- [ ] Ги разбрав чекорите на склопување, извлекување артефакти, откривање карактеристики и настани на работниот тек.
- [ ] Можам да видам дека артефактите имитираат настани и применуваат контрола на преклопување на каналот.
- [ ] Разбирам зошто надворешната валидација е од суштинско значење и ја разбирам варијабилноста на меѓунабљудувачите.
- [ ] Интернализирав дека толкувањето на нападите и дијагнозата останува кај специјалистот.