INSTITUT FÜR INFORMATIK Entwurf und Implementierung - Ludwig ...

Kapitel 2 Grundlagen
Das Zeitfenster, innerhalb dessen anschlieÿend der Anfall erwartet wird, ist die Seizure
Occurence Period (SOP) siehe auch Abbildung 2.5. Bei einer echten Anwendung,
bei der die Daten in Echtzeit ausgewertet und Alarme ausgelöst werden, muss
während dieses Zeitraumes die Intervention wirken, um den vorhergesagten Anfall
zu unterdrücken. Jedoch können bisher nur bereits vorhandene Daten ausgewertet
werden. Da für diese aber bekannt ist, zu welchen Zeitpunkten Anfälle eingetreten
sind, ist es möglich, die Vorhersagemethoden sowohl für die Vorhersage dieser Anfälle
zu trainieren, als auch sie zu testen.
Im Falle der retrospektiven Auswertung der Daten wird ein Alarm dann als korrekt
deniert, wenn der dem Alarm folgende Zeitraum der Länge SPH anfallsfrei ist,
und anschlieÿend während des Zeitfensters SOP der erwartete Anfall eintritt. Falls
sich während des SOP-Fensters kein Anfall ereignet, so ist der Alarm als Fehlalarm
einzuordnen.
Ein zentrales Kriterium zur Bewertung einer Vorhersagemethode ist seine Sensitivität,
d. h. der Anteil der korrekt vorhergesagten Anfälle an der Gesamtzahl aller eingetretenen
Anfälle. Zur sinnvollen Bewertung der Vorhersageleistung muss die Sensitivität
jedoch zusammen mit der erzielten Spezität betrachtet werden, die als Anzahl der
falsch positiven Alarme (pro Zeiteinheit) deniert wird. Insbesondere bei aufwändigen
Interventionen wird diese False Prediction Rate FPR für die klinische Akzeptanz
entscheidend sein, da jeder Fehlalarm mit unnötigen Beeinträchtigungen einhergeht,
und bei einer Häufung von falschen Vorhersagen auch die korrekten Alarme vom Patienten
ignoriert würden. Daher muss eine maximale Fehlerrate FPR max eingeführt
werden, die als noch tolerabel angesehen wird. Als eine obere Grenze für FPR max kann
die mittlere Anfallshäugkeit angenommen werden, d. h. es dürfen in einem Zeitraum
höchstens so viele Fehlalarme ausgelöst werden, wie auch Anfälle eintreten. Während
der prächirurgischen Diagnostik liegt die Anfallshäugkeit im Mittel bei drei
bis vier Anfällen pro Tag, bzw. bei ungefähr 0.15 Anfällen pro Stunde. Dieser Wert
hat sich für erste Abschätzungen der Leistungsfähigkeit von Vorhersageverfahren als
sinnvoller Anhaltspunkt erwiesen [21].
Zur Überprüfung der Aussagekraft einer Vorhersagemethode sollte sie auf ihre statistische
Signikanz geprüft werden. Als signikant wird sie dann betrachtet, wenn die
Methode sich als besser als eine rein zufällige Vorhersagemethode erweist. Zu diesem
Zweck wurde ein Random Predictor deniert [24], bei dem von zufällig ausgelösten
Alarmen ausgegangen wird. Viele dieser Alarme werden falsch sein, jedoch werden
zufällig auch einige Alarme den Anfällen im korrekten Zeitraum vorausgehen, und
daher als richtige Vorhersage klassiziert werden. Dem Random Predictor wird wie
auch der zu untersuchenden Vorhersagemethode eine maximale Fehlerrate FPR max
zugestanden, was in Anhang A.3 ausgeführt ist.
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