Χρήση Νευρωνικών Δικτύων Πρόσθιας Τροφοδότησης Με Χρονικές Καθυστερήσεις Για Την Ανίχνευση Επιληπτικών Κρίσεων

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία διερευνάται η δυνατότητα χρήσης τεχνητών νευρωνικών δικτύων (ΤΝΔ) για την ανίχνευση επιληπτικών κρίσεων. Αρχικά εξετάστηκε η δυνατότητα χρήσης δικτύων πρόσθιας τροφοδότησης με χρονικές καθυστερήσεις για την πρόβλεψη μελλοντικών τιμών του ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος (ΗΕΓ). Συγκεκριμένα έγιναν δοκιμές πάνω σε ΗΕΓ δεδομένα βάθους που προήλθαν από τη βάση δεδομένων του Πανεπιστημίου του Freiburg τα οποία μετά από φιλτράρισμα παρουσιάστηκαν απευθείας στο νευρωνικό δίκτυο, το οποίο εκπαιδεύτηκε να προβλέπει ένα βήμα μπροστά. Έγιναν δοκιμές με δίκτυα 4 έως 60 νευρώνων και 4 έως 60 καθυστερήσεων και αξιολογήθηκε η απόδοσή τους με βάση το μέσο τετραγωνικό και το μέσο απόλυτο σφάλμα ώστε να καταλήξουμε στο μέγεθος του δικτύου που θα χρησιμοποιήσουμε. Τα αποτελέσματα της πρόβλεψης για ένα βήμα μπροστά ήταν ικανοποιητικά και έτσι δοκιμάσαμε να χρησιμοποιήσουμε τα δίκτυα για πρόβλεψη πολλαπλών βημάτων. Κάτι τέτοιο ωστόσο δεν έγινε εφικτό. Στη συνέχεια αναπτύχθηκε ένας αλγόριθμος ανίχνευσης επιληπτικών κρίσεων ο οποίος χρησιμοποιεί το σφάλμα των παραπάνω δικτύων για να ανιχνεύσει επιληπτικές κρίσεις, βασιζόμενος στην παρατήρηση ότι το επιληπτικό ΗΕΓ είναι πιο απρόβλεπτο από το κανονικό (μεσοκρισικό) ΗΕΓ. Ο αλγόριθμος αυτός εφαρμόζεται στη συνέχεια με τη χρήση δικτύων 16 νευρώνων και 32 καθυστερήσεων καθώς και δικτύων 16 νευρώνων και 100 καθυστερήσεων σε έξι ασθενείς της βάσης δεδομένων, σε καθένα από τα τρία εστιακά κανάλια ξεχωριστά. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα αυτής της εφαρμογής, τα οποία ποικίλλουν από ασθενή σε ασθενή, όντας ωστόσο αρκετά ενθαρρυντικά συνολικά.