Long-term monitoring of patients with epilepsy presents a challenging problem from the engineering perspective of real-time detection and wearable devices design. It requires new solutions that allow continuous unobstructed monitoring and reliable detection and prediction of seizures. A high variability in the electroencephalogram (EEG) patterns exists among people, brain states, and time instances during seizures, but also during non-seizure periods. This makes epileptic seizure detection very challenging, especially if data is grouped under only seizure and non-seizure labels. Hyperdimensional (HD) computing, a novel machine learning approach, comes in as a promising tool. However, it has certain limitations when the data shows a high intra-class variability. Therefore, in this work, we propose a novel semi-supervised learning approach based on a multi-centroid HD computing. The multi-centroid approach allows to have several prototype vectors representing seizure and non-seizure states, which leads to significantly improved performance when compared to a simple 2-class HD model. Further, real-life data imbalance poses an additional challenge and the performance reported on balanced subsets of data is likely to be overestimated. Thus, we test our multi-centroid approach with three different dataset balancing scenarios, showing that performance improvement is higher for the less balanced dataset. More specifically, up to 14% improvement is achieved on an unbalanced test set with 10 times more non-seizure than seizure data. At the same time, the total number of sub-classes is not significantly increased compared to the balanced dataset. Thus, the proposed multi-centroid approach can be an important element in achieving a high performance of epilepsy detection with real-life data balance or during online learning, where seizures are infrequent.


翻译:对癫痫患者的长期监测从实时检测和可磨损装置设计这一工程角度来看是一个具有挑战性的问题。 它需要新的解决方案,允许持续、不受阻碍地监测以及可靠地检测和预测缉获情况。 因此,在这项工作中,人们、大脑状态和缉获期间,以及在非休眠期间,对癫痫患者的长期监测存在高度变异性。 这使得癫痫收缴检测非常具有挑战性,特别是如果数据仅按缉获和非静脉标签归类,则其检测工作非常具有挑战性。 超度(HD)计算,一种新颖的机器学习方法,作为充满希望的工具。然而,当数据显示阶级内部变化程度高时,它就具有一定的局限性。因此,我们建议采用一种新的半超超超超超常的学习方法。 多中度方法使得一些代表缉获和非静脉冲状态的原体原病媒的检测非常具有挑战性能,与简单的2级高度检测模式相比, 真实生活数据不平衡性能构成额外的挑战,而在平衡子组内数据中报告的性能总比较,因此, 更有可能以更低的状态测试数据为10度的状态。 我们的测测测测测测测测测测测测数据, 10 。

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