INSTITUT FÜR INFORMATIK Entwurf und Implementierung - Ludwig ...

Kapitel 2 Grundlagen
für die Analyse der Anfallsvorhersage wichtigsten Informationen sind die Start- und
Endzeitpunkte der Anfälle, welche bei den Patienten im Aufnahmezeitraum eingetreten
sind. Diese werden von einem erfahrenen Epileptologen anhand des Elektroenzephalogramms
und bestimmter klinischer Symptome festgelegt. Mit Hilfe der Marker
werden auÿerdem die Zeitpunkte von Elektrostimulationen und Veränderungen in der
Medikation notiert, sowie weitere, klinisch interessante Ereignisse.
Bei den Patienten, deren EEG-Aufzeichnungen auch für die Anfallsvorhersage verwendet
werden, konnte im Laufe dieser prächirurgischen Diagnostik der epileptische
Fokus bestimmt werden. Da auÿerdem die exakte Lage der Elektroden zu rekonstruieren
ist [16], kann auch ermittelt werden, ob die einzelnen Kontakte der Elektroden im
Gebiet des Fokus liegen. All diese Informationen ermöglichen bei später entdeckten
Auälligkeiten, unter anderem in den EEG-Daten, eine Nachforschung ihrer Ursachen.
2.3 Ermittlung charakteristischer Zeitreihen aus dem
EEG
Die traditionelle Inspektion und Analyse vom EEG oder von anderen physiologischen
Daten ergab keine ausreichenden Hinweise auf nahende epileptische Anfälle. Für verschiedene
Methoden der Zeitreihenanalyse wurden in den vergangenen Jahren erste
Erfolge für die Erkennung von Veränderungen in der Dynamik von EEG-Signalen vor
Anfällen berichtet [1, 17]. Als zwei erfolgversprechende Methoden wurden im Rahmen
dieser Diplomarbeit der Phasensynchronisationsindex [18, 19] und der Dynamical
Similarity Index [20, 21] verwendet.
Für beide Methoden wird das EEG als Zeitreihe aufgefaÿt, d. h. als zeitlich diskrete
Folge von einzelnen Datenpunkten. Es wird jeweils ein Fenster fester Länge analysiert,
für welches ein charakteristischer Wert berechnet wird, wie es in Abbildung 2.3 dargestellt
ist. Die Fenster werden dabei in jedem Schritt überlappend und um ein Zeitfenster
∆t verschoben angesetzt. Das Ergebnis ist eine neue Zeitreihe, das Feature,
welches zum Zwecke der Anfallsvorhersage verwendet werden kann.
2.3.1 Phasensynchronisationsindex
Aufgrund der weit verzweigten Interaktionen von Nervenzellen können Kopplungseekte
auch in den gemessenen EEG-Signalen beobachtet werden. Eine Methode zur
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