INSTITUT FÃR INFORMATIK Entwurf und Implementierung - Ludwig ...
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Kapitel 5 Auswertungen und Ergebnisse um nach Auslösung eines ersten Alarmes keine längere Wartezeit berücksichtigen zu müssen, als den Zeitraum, für welchen später der Anfall erwartet wird. Getestet wurde dies für eine Zeitdauer von 30 Minuten, und eine maximale Fehlerrate von 0.15 Fehlalarmen pro Stunde. Dargestellt sind die Resultate in Abbildung 5.4a), in der sie mit den einzelnen Ergebnissen des Phasensynchronisationsindex (PSI ) und des Dynamical Similarity Index (SIM ) verglichen sind. Bei etwa der Hälfte der Patienten konnte durch die Kombination bessere Sensitivitäten als mit den einzelnen Methoden erreicht werden, und für keinen Patienten wurden schlechtere Ergebnisse als bei diesen beobachtet. Besonders wichtig ist aber auch in dieser Untersuchung der Test auf die statistische Signikanz der Ergebnisse, bei der die Vorhersageleistung mit jener eines Prädiktors verglichen wird, der zufällig Alarme auslöst (siehe auch Abschnitt 2.4, [24]). Dabei muss berücksichtigt werden, dass im Zuge der Optimierungen der Vorhersagemethoden vielfach multipel getestet wird. So wurden z. B. aus sechs verschiedenen Werten für den Interventionszeitraum SPH von 10 min, 20 min, ..., 1 h für jeden Patienten der optimale Wert ausgewählt. Ferner wurde bei der Bestimmung eines besten Features des Phasensynchronisationsindexes aus 15 Features ausgewählt, beim Similarity Index aus sechs. Für die Kombination wurden von beiden Indices die jeweils besten Features verwendet, so dass insgesamt aus 21 Features ausgewählt wurde. Bei der Berechnung der Sensitivitäten, die vom Random Predictor erreicht werden können, wurde dies entsprechend Anhang A.3 berücksichtigt. Dabei ergaben sich, wie in Abbildung 5.4b) gezeigt, bei den einzelnen Methoden nur für die Patienten 1, 5 und 7 signikante Ergebnisse. Durch die kombinierte Vorhersagemethoden waren für fünf weitere Patienten Sensitivitäten zu beobachten, die über dem Sensitivitätsniveau des Random Predictor lagen. Während die einzelnen Methoden keine zufriedenstellende Vorhersagen erlauben, scheint die kombinierte Vorhersage ein vielversprechender neuer Ansatz zu sein. 5.5 Lern- und Test-Ergebnisse Das Ziel der Vorhersage epileptischer Anfälle ist ein Vorhersagesystem, das individuell für einen Patienten optimiert wird, um im anschlieÿenden Betrieb aufgrund fortlaufend gemessener EEG-Daten Vorhersagen zu treen. Hierbei müssen anhand der optimierten Parameter gute Vorhersageleistungen auch auf den im Folgenden erhobenen Daten erzielt werden. Dies ist im Rahmen der aktuellen Forschung lediglich in beschränkter Weise möglich, da im Vergleich zum langfristigen Betrieb nur relativ kurze, bereits gemessene EEG-Daten ausgewertet werden können. Anhand 60
5.5 Lern- und Test-Ergebnisse Sensitivität [%] Sensitivität [%] 100 80 60 40 20 0 100 80 60 40 20 0 PSI SIM Kombination 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Mittel Patienten PSI SIM Kombination a) Ermittelte Sensitivitätswerte. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Patienten b) Darstellung der signikanten Sensitivitätswerte. Abbildung 5.4: Ergebnisse der kombinierten Vorhersage, durchgeführt über eine UND-Verknüpfung des Phasensynchronisationsindex (PSI ) und des Similarity Index (SIM ), für Werte von SOP = 30 min, FPR max = 0.15 Fehlalarme/h und optimierte Werte von SPH aus dem Bereich zwischen 10 min und 1 h. Abbildung a) zeigt die beobachteten Sensitivitäten für 14 Patienten, sowie den Mittelwert über alle Patienten, welcher für die Kombination um sieben bis zehn Prozentpunkte über den Sensitivitäten der einzelnen Methoden liegt. Jedoch sind diese nur für einzelne Patienten signikant, wie in Abbildung b) dargestellt ist. Für fünf Patienten konnten nur mittels der kombinierten Methode signikante Vorhersageergebnisse beobachtet werden. 61
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5.5 Lern- <strong>und</strong> Test-Ergebnisse<br />
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Mittel<br />
Patienten<br />
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a) Ermittelte Sensitivitätswerte.<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14<br />
Patienten<br />
b) Darstellung der signikanten Sensitivitätswerte.<br />
Abbildung 5.4: Ergebnisse der kombinierten Vorhersage, durchgeführt über eine<br />
UND-Verknüpfung des Phasensynchronisationsindex (PSI ) <strong>und</strong> des Similarity Index<br />
(SIM ), für Werte von SOP = 30 min, FPR max = 0.15 Fehlalarme/h <strong>und</strong> optimierte<br />
Werte von SPH aus dem Bereich zwischen 10 min <strong>und</strong> 1 h. Abbildung a) zeigt die beobachteten<br />
Sensitivitäten für 14 Patienten, sowie den Mittelwert über alle Patienten,<br />
welcher für die Kombination um sieben bis zehn Prozentpunkte über den Sensitivitäten<br />
der einzelnen Methoden liegt. Jedoch sind diese nur für einzelne Patienten<br />
signikant, wie in Abbildung b) dargestellt ist. Für fünf Patienten konnten nur mittels<br />
der kombinierten Methode signikante Vorhersageergebnisse beobachtet werden.<br />
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