由于发病时间难以预测,癫痫患者很难获得较高的生活质量。但是,借助GPU和深度学习的强大助力,这一状况即将被改善!
癫痫病对患者造成的伤害十分巨大,大部分患者无法预估自己的发病时间。患者每天服用的药物也会有一定程度的副作用,从身体不适到生命危险都有可能发生。
不确定的发病时间也使得癫痫患者在大多数国家被禁止驾驶车辆。包括美国在内的一些国家均要求患者提供在特定时间段没有癫痫发作的证明之后,才被允许驾车。
德国德累斯顿大学 (University of Dresden) 神经学家及研究员 Christian Meisel 博士表示:“我们无法对癫痫患者的发病时间进行预测,这将大大降低患者的生活质量。” 但是Meisel 认为,他可以借助 GPU 和深度学习来改变这种状况。
癫痫发病预警系统
Meisel 希望可以为癫痫患者开发一款发病预警系统,为癫痫疾病的治疗开辟全新的可能性。
Meisel 表示,对于大约 30% 的癫痫患者而言,药物并不能真正起到作用。利用这一预警系统,病人们可能只需要在特定时间服用药物(比如在有癫痫发作风险时),或者利用电波的方式刺激大脑来防止癫痫发作。
Meisel 表示:“如果我们能够对患者癫痫发作几率较高的时间进行预测,并做出提醒,将会有助于患者合理安排他们的生活。”
研究人员利用患者的脑电图数据训练深度学习模型,来预测癫痫的发作
预测的可行性
大脑在检测到癫痫信号时会产生特定的电波活动变化,深度学习模型恰好能够将这种变化捕捉到。为了预测癫痫发作,Meisel将这些相关理论相结合,通过让患者头戴脑电图仪器来提取大脑的活动数据,仪器的电极将直接置于大脑表面。
Meisel 在参与癫痫预测比赛时首次尝试了这一方法。这一比赛由数据科学竞赛平台 Kaggle 举办,参与比赛时他还是美国国立卫生研究院的一名博士后研究人员。如今,Meisel 正在借助 NVIDIA TITAN X GPU 的训练和推理能力继续此项研究。
在两次实验当中,他的算法在准确预测癫痫发作方面得到了0.8的分数,但却依然没有达到1分的完美分数。
Meisel 说:“这个分数说明癫痫发作的预测是可能的。这与人们的想法截然不同。”
巨大的转变
癫痫预测仅是 Meisel 实现伟大目标的起步阶段。大脑在健康与疾病状态之间的转换普遍存在一种迅速的变化,而Meisel 的目标正是了解这一变化。
Meisel 解释说:“从神经精神病(抑郁症、精神分裂症)到神经系统疾病(多发性硬化症)再到自身免疫疾病及诸如败血症等其他疾病,症状的恶化往往都非常迅速。”
如今,医生有两种选择:让具有类似病症的患者持续服用处方药,或当病情严重时给予治疗。
Meisel 说:“这两种治疗方法都不理想。我们需要的是做得比这更好。”