مقاله انگلیسی رایگان در مورد تشخیص صرع بر اساس انرژی سیگنال الکتروانسفالوگرافی با الگوریتم ژنتیک

مقاله سال 2017

صرع یکی از شایع‌ترین بیماری‌های سیستم اعصاب است که تنها در ایالات متحده، 2/2 میلیون نفر به آن مبتلا هستند و باعث تشنج در فرد می‌شود که می‌تواند در زندگی افراد تاثیراتی از جمله مرگ داشته باشد. به همین علت، تحقیقات قابل‌توجهی در زمینه شناسایی صرع به محض وقوع آن، صورت می‌گیرد، به طوری که اثرات و عواقب آن را بتوان فورا کاهش داد. در این مقاله، الگوریتم تشخیص حمله صرعی مبتنی بر انرژی، بر روی سیگنال‌های الکتروانسفالوگرافی توصیف و اجرا شده است.

از آنجا که این تکنیک شامل پارامترهای مختلفی است که به طور قابل توجهی بر عملکرد تشخیص اثر می‌گذارد، ما از الگوریتم های ژنتیکی برای بهینه سازی این پارامترها جهت بهبود دقت تشخیص استفاده خواهیم کرد. در این مقاله، تنظیمات الگوریتم ژنتیک، از جمله توابع کدگذاری و تابع ارزیاب را توصیف می‌کنیم. در نهایت، الگوریتم پیاده سازی شده با پارامترهای بهینه، با استفاده از دیتاست سیگنال مغزی CHB-MIT ارزیابی می‌شود که این مجموعه داده عمومی در سایت PhysioNet موجود است. نتایج متنوعی به دست آمده که تقریبا دقت کاملی برای برخی از بیماران با نرخ پایین مثبت کاذب وجود دارد، اما در تشخیص حملات سایر بیماران، ناموفق بوده است. بنابراین محدودیت‌های تشخیص حمله صرعی مبتنی بر انرژی، مورد بحث قرار گرفته است و راه‌حل‌هایی برای این مسائل پیشنهاد شده است.

1. مقدمه
صرع یک بیماری عصبی است که به‌عنوان “فعالیت بیش‌ازحد کنترل نشده از یک بخش یا کل بخش‌های سیستم عصبی مرکزی” مشخص می‌شود. فرد مبتلا به صرع دارای حملاتی است که ناشی از اختلال در ارتباطات الکتریکی بین نورون‌ها است.
با توجه به آمار “بنیاد صرع”، صرع چهارمین بیماری‌ عصبی شایع است که بعد از میگرن، سکته مغزی و بیماری آلزایمر قرار دارد. شاخص این بیماری (به عنوان مثال افراد مبتلا شده به صرع در هر سال) در ایالات متحده آمریکا، در هر 100،000 نفر برآورد شده است. شيوع صرع در آمريكا 2/2 ميليون نفر يا 1/7 در هر 1000 نفر تخمين زده شده است؛ و بیش از 5/16 نفر در هر 1000 آمریکایی، گزارش کرده اند که در برخی مواقع در معرض صرع بوده‌اند.
پژوهشی که توسط هلمرز و همکاران وی صورت گرفته است، شیوع صرع را در ایالات متحده بر اساس آمار پایگاه‌های داده از دو شرکت اصلی بیمه درمانی مطالعه می‌‌کند، که موجب بروز حدود 8.5 مورد از 1000 نفر می‌شود. اگرچه این نویسندگان، نرخ شاخص‌ها را محاسبه کرده‌اند، اما اظهار داشتند که این اطلاعات ممکن است قابل اعتماد نباشد. همچنین، آنها به این نتیجه رسیدند که بیشترین میزان صرع برای کودکان زیر 5 سال و بزرگسالان بالای 60 سال اتفاق می‌افتد. مقاله ارائه شده توسط آقا و خانم کمفیلد، شیوع صرع در کودکان از دیدگاه جهانی را بررسی کرده و به این نتیجه رسیدند که وقوع صرع در کشورهای توسعه نیافته و به ویژه در مناطق روستایی بیشتر است. همچنین در مقالات پزشکی، تاثیر صرع کاملا مورد توجه قرار گرفته است.