Co giật động kinh và nhận diện co giật động kinh điện não

ĐẠI HỌC QUỐsC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

GIẢN QUỐC ANH

CO GIẬT ĐỘNG KINH VÀ NHẬN BIẾT CO GIẬT
ĐỘNG KINH ĐIỆN NÃO

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2010


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

GIẢN QUỐC ANH

CO GIẬT ĐỘNG KINH VÀ NHẬN BIẾT CO GIẬT
ĐỘNG KINH ĐIỆN NÃO
Epileptic Seizures and Electrographic seizure detection
Ngành:

Công nghệ Điện tử - Viễn thông

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số:

60 52 70

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyễn Linh Trung

Hà Nội - 2010



ii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................. i
MỤC LỤC ........................................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH VẼ ....................................................................................................... v
DANH SÁCH THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .......................................................................... vii
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... viii
TÓM TẮT .......................................................................................................................... ix
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1 - ĐIỆN NÃO ĐỒ ............................................................................................ 7
1.1. Bản ghi điện não đồ (EEG)........................................................................................ 7
1.1.1. Cơ chế điện sinh lý ............................................................................................. 7
1.1.2. Cơ chế hoạt động điện ở màng tế bào ................................................................. 8
1.1.3. Nơ-ron và lan truyền kích thích ........................................................................ 10
1.1.4. Đo hoạt động điện trên da đầu .......................................................................... 11
1.2. Đặc điểm của EEG .................................................................................................. 12
1.2.1. Các dạng nhịp cơ bản ....................................................................................... 13
1.2.2. Một số loại nhịp khác ....................................................................................... 16
1.2.3. Một số nhịp dạng sóng bình thƣờng xuất hiện trong giấc ngủ ........................... 17
1.3. Hệ thống 10/20 ........................................................................................................ 18
1.3.1. Xác định vị trí các điện cực .............................................................................. 18
1.3.2. Quy tắc đặt tên.................................................................................................. 20
1.3.3. Điện cực tham chiếu ......................................................................................... 21

1.3.4. Điện cực đất ..................................................................................................... 22
1.4. Đạo trình ................................................................................................................. 23
1.4.1. Phân cực ........................................................................................................... 23
1.4.2. Đạo trình đơn cực ............................................................................................. 26


iii
1.4.3. Đạo trình lƣỡng cực .......................................................................................... 27
1.5. Dấu hiệu nhận biết tín hiệu động kinh ..................................................................... 30
1.5.1. Một số khái niệm .............................................................................................. 30
1.5.2. Sự phóng điện giữa các cơn .............................................................................. 31
1.5.3. Vai trò của EEG trong chẩn đoán động kinh ..................................................... 31
1.5.4. Các bƣớc chẩn đoán.......................................................................................... 32
CHƢƠNG 2 - THU THẬP DỮ LIỆU ................................................................................ 38
2.1. Thiết bị đo và bệnh nhân ......................................................................................... 38
2.2. Tiến hành đo ........................................................................................................... 38
2.2.1. Chuẩn bị trƣớc khi đo ....................................................................................... 38
2.2.2. Quá trình đo điện não ....................................................................................... 40
2.3. Chuẩn bị dữ liệu ...................................................................................................... 46
2.3.1. Đánh giá độc lập bởi chuyên gia ....................................................................... 46
2.3.2. Đọc file dữ liệu ................................................................................................. 46
CHƢƠNG 3 - CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ ỨNG DỤNG TRONG PHÁT HIỆN GAI
.......................................................................................................................................... 48
3.1. Mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) ................................................................................ 48
3.1.1. Mô hình nơ-ron ................................................................................................ 48
3.1.2. Kiến trúc mạng ................................................................................................. 50
3.1.3. Huấn luyện ....................................................................................................... 53
3.1.4. Luật học ........................................................................................................... 54
3.1.5. Mạng Perceptron nhiều lớp ............................................................................... 57
3.2. Biến đổi Wavelet ..................................................................................................... 62

3.2.1. So sánh Wavelet và biến đổi Fourier................................................................. 62
3.2.2. Hàm cơ sở ........................................................................................................ 63
3.2.3. Biến đổi DWT và CWT .................................................................................... 64


iv
CHƢƠNG 4 - MÔ PHỎNG HỆ THỐNG .......................................................................... 66
4.1. Chuẩn bị dữ liệu EEG phục vụ huấn luyện và kiểm tra ............................................ 66
4.2. Tiền xử lý ................................................................................................................ 67
4.2.1. Phân tích các đặc trƣng của đỉnh và hoạt động nền dựa trên hình thái ............... 67
4.2.2. Ứng dụng mạng Perceptron trong giai đoạn tiền phân loại ................................ 72
4.3. Biến đổi wavelet ...................................................................................................... 75
4.3.1. Hàm wavelet..................................................................................................... 76
4.3.2. Lựa chọn scales ................................................................................................ 76
4.4. Mạng nơ-ron nhân tạo ............................................................................................. 81
4.4.1. Cấu trúc ............................................................................................................ 82
4.4.2. Thuật toán huấn luyện mạng ............................................................................. 82
CHƢƠNG 5 - KẾT LUẬN VÀ CÔNG VIỆC DỰ KIẾN ................................................... 85
PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 101