Khảo sát đặc tính Fractal trong tín hiệu điện não của bệnh nhân động

kinhSinh viên: Võ Quang HàGVHD: Ts Trương Quang Đăng Khoa

Lets go!

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Nội dung

Thời gian: 20 phút

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Tầm ảnh hưởng của động kinh

1% dân số thế giới

~ 50 triệu người40% kháng thuốc

2% dân số Việt Nam

60% là trẻ em

Động kinh là mợt căn bệnh cần được quan tâm

Epilepsy

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Nguyên nhân

Electroencephalogram(EEG)

Lets go

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Phân loại

Lets go

Động kinh cục bộĐộng kinh toàn thể

1. Cơn vắng ý thức 2. Cơn vắng không điển hình 3. Cơn giật cơ

4. Cơn co giật5. Cơn co cứng6. Cơn mất trương lực7. Cơn co cứng-co giật

{[Vũ Anh Nhị]

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Phân loại

Lets go

PostIctal1h

InterIctal>1h

PreIctal2h

Ictal

PreIctal Ictal

Không chu kìChu kì

[Piotr Mirowski, Deepak Madhavan, Yann LeCun, Ruben Kuzniecky],[Torres,1991]

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Phương pháp

Lets go

Dữ liệu

ICA

Lọc trung bình

FD bằng thuật toán Higuchi

Lọc trung bình

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

FRACTAL

Lets go

Một vật thể là Fractal nếu như được hình thành thông qua các phép biến đổi đồng dạngMỗi phần tử (cấu tử) nhỏ của vật thể là ‘bản sao’ của toàn vật thể

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

FRACTAL

Lets go

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

FRACTAL

Lets go

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

FRACTAL DIMENSION

Lets go

D: Fractal dimensionN(ε): số lượng các cấu tử đồng dạngε: ‘độ phân giải’ hay kích thướt cấu tử đồng dạng

•Định nghĩa:

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

FRACTAL DIMENSION

Lets go

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

FRACTAL DIMENSION

Lets go

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

FRACTAL DIMENSION

Lets go

•Đường cong Koch

26.13ln

4ln

)/1ln(

)(ln

k

kND

[www.vanderbilt.edu]

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

FRACTAL DIMENSION

Lets go

1 0.5

N(ε)=6ε = 1

N(ε)=15ε = 1/2

[www.vanderbilt.edu]

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Kết quả sơ bộ

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Kết quả sơ bộ

Lets go

Theory experiment

Straight line 1 1

Weierstrass curve 1.5 1.53

Fractal dimension STD

Alpha 1.784 0.114

Beta 1.962 0.018

Delta 1.583 0.031

Đặc tính fractal trong giai đoạn Ictal

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Đặc tính fractal trong giai đoạn Ictal

Lets go

Dữ liệu

ICA

Lọc trung bình

FD bằng thuật toán Higuchi

Lọc trung bình

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Đặc tính fractal trong giai đoạn Ictal

Lets go

Bản ghi điện nãoKết quả Fractal dimension

(a) (b)

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Đặc tính fractal trong giai đoạn Ictal

Lets go

RecordFractal Dimension’s Kết quả

(a) (b)

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Đặc tính fractal trong giai đoạn Ictal

Dữ liệu

ICA

Lọc trung bình

FD bằng thuật toán Higuchi

Lọc trung bình

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Đặc tính fractal trong giai đoạn Ictal

Lets go

Kết quả Fractal dimension

(a) (b)

Đặc tính fractal trong giai đoạn PreIctal

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Đặc tính fractal trong giai đoạn PreIctal

Lets go

(a) (b)

Kết quả Fractal dimension

MỘT SỐ KẾT QUẢ KHÁC

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Cải thiện việc đọc định dạng EDF của EEGLAB

Lets go

EEGLAB Improved time

20x946 seconds 00:00:14

23x366second 00:00:23

3 x 320,17 min 1:11:40

30x 61,3 min >1 hour

immediately

immediately

~2s~2s

•Tốc độ

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Giao Diện

Lets go

File format : EDF, BDF, CNT, MAT, TXT, AVG, EEGCông cụ: Filter Fractal Chaos, Correlation dimension, Sleep Staging, BIS

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Giao Diện

Lets go

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Giao diện

Lets go

Kết luận

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Kết luận

Lets go

Phân tích được hiệu quả của bộ lọc trung bình và ICA lên kết quả fractalPhân tích được đặc tính Fractal của tín hiệu điện não trong giai đoạn động kinh.Phát hiện ra những sự thay đổi của đặc tính fractal trong thời kì tiền động kinhXây dựng giao diện thân thiện với người dùng, tổng hợp nhiều công cụ tính toánKhắc phục được nhược điểm của phần mềm EEGLAB trong việc đọc dữ liệu.Xây dựng công cụ hỗ trợ chẩn đoán động kinh thông qua đặc tính fractal.

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Kết luận

Lets go

Có 3 bài báo trong hội nghị quốc tế chuyên ngành, trong đó có 1 đứng tên chính và được báo cáo.

Hướng phát triển

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Hướng phát triển

Lets go

•Kết hợp với các công cụ khác để có kết quả chẩn đoán tốt nhất•Mở rộng nghiên cứu các dạng động kinh khác•Định khu động kinh•Xây dựng thêm nhiều chức năng hơn nữa cho toolbox

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Hướng phát triển

Lets go

Bản ghi

EOG ECG

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

Hướng phát triển

Lets go

Thank for your attention

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

FRACTAL DIMENSION

k=2:k=3: Lk=2,m=1=∑Ln*normalization factorLk=3m=1=∑Ln*normalization factor

k L

1

2

3

k=1 m=1

L1 L2L3 L4

L5

L6 L7

L8 L9

L10

k=1

k=1

k=1

k=2

L1

L2

L3

L4

L5

k=2

k=2

m=1

m=2 k=2L1

L2

L3

k=3

L4

k=3L1

L2

L3 L3L2

L1

k=3

k=3m=3

L1

L2

Lk=1=∑Ln*normalization factorm=1Lk=2,m=2=∑Ln*normalization factorm=2

Lk=3,m=2=∑Ln*normalization factorm=1m=2m=3

Lk=1

Lk=2

Lk=3

Lk=3,m=3=∑Ln*normalization factor

time

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

FRACTAL DIMENSION

Lets go

k L

1

2

3

Lk=1

Lk=2

Lk=3

Log(1/k)

LogL’

Log(1/1)

LogL’k=1

LogL’k=2

LogL’k=3

Log(1/2) Log(1/3)

least-squares linear best-fitting

y = Dx + c

Fractal dimension factor

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

INDEPENDENT COMPONENT ANALYSIS(ICA)

Lets go

ICA is suitable for filtering ‘internal’ noise

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

FRACTAL

Lets go

An object which appears self-similar under varying degrees of magnification.

In effect, possessing symmetry across scale, with each small part of the object replicating the structure of the whole.

Definition:

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

FRATAL

Lets go

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

FRACTAL

Lets go

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

INDEPENDENT COMPONENT ANALYSIS(ICA)

Lets go

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

FRACTAL BOUNDARIES

In order for a fractal curve to be classified as afractal boundary it must meet two conditions:

1. The curve must be non-crossing, meaning that the fractal curve does not intersect itself

2. As the fractal curve is zoomed in it reveals more structure (details).

Lets go

Equal to EEGLAB?

Single sampling rate Dữ liệu

Yes

Multi sampling rate Dữ liệu

No

Tổng quan

Phương pháp

Kết quả

Kết luận

Hướng phát triển

IMPROVEMENT IN IMPORTING EDF FILE OF EEGLAB

Lets go

•Accuracy