고객사례

荷兰癫痫临床基金会自动化癫痫发作的检测和诊断

挑战

使用视频制定一种检测和诊断癫痫癫痫发作的自动化方法

解决方案

使用MathWorks工具获取视频数据并开发分析算法以识别癫痫发作相关的身体运动

结果

  • 提高了病人的安全水平
  • 降低成本
  • 流线型的发展

“MathWorks工具使我们能够集成不同的字段图像处理,统计分析,设备控制和数值计算。如果我们使用过其他工具,那么它将更多的时间,或者至少是许多人的两倍。”

Stiliyan Kalitzin医生,荷兰癫痫诊所基金会
用视频检测癫痫发作。

为了诊断癫痫,分类癫痫发作,并确定最合适的治疗选项,使用脑电图(EEG)和视觉提示的医生监测患者。然而,这种方法已经证明了劳动密集型和昂贵的,要求患者仍然附着在脑电图设备和神经科学家身上,以监测录像带的时间。

荷兰癫痫诊所基金会(Stichting Epilepsie Instellingen Nederland或SEIN)的研究人员正在使用MathWorks工具开发一个系统,通过应用先进的方法自动检测癫痫发作视频处理技巧。

“我们希望开发一种不直接与患者相连的自动化或半自动化远程系统,”荷兰癫痫诊所基金会医学物理系主任Stiliyan Kalitzin博士解释说。“有了MathWorks工具,我们就有了一个平台,可以从多个来源获取视频,开发检测癫痫常见运动的算法,验证系统,并提供结果。”

挑战

癫痫的诊断和治疗需要训练有素的专家准确识别癫痫发作的体征。这通常是通过回顾脑电图结果和同步视频观察来完成的。

“以这种方式检测癫痫发作是挑战性的,”Kalitzin说。“人类观察者易受疲劳的影响,这可能会导致它们错过癫痫发作。过滤出无关的视频数据是乏味的。该过程也很昂贵,因为我们奉献了一个训练有素的技术人员来监测每位患者和三个神经学专家审查EEG和视频数据离线。“

SEIN试图开发一种系统,可以根据病人视频中的动作自动识别癫痫发作。研究人员还希望使用连续的实时流媒体视频作为输入,使系统能够在发作时提醒护理人员。最后,该小组需要一个集成开发环境,支持从各种来源的图像采集、视频处理、算法开发和统计验证。万博1manbetx

解决方案

SEIN研究人员使用MATLAB,SIMULINK和计算机V万博1manbetxision Toolbox™来构建一个系统,通过分析使用视频数据的癫痫患者的运动来自动检测癫痫癫痫发作。

Kalitzin博士开始将该项目分为三个段:图像采集,处理和分析和系统输出。这促进了模块化系统设计,使研究人员能够专注于算法开发和交换各种输入格式和输出选项。

该团队使用Simulink和万博1manbetx计算机视觉工具箱从现有的AVI和MPEG文件中获取视频数据,使他们能够从数百个患者视频中测试他们的算法。

癫痫发作的特征在于特异性患者运动:肌阵挛性癫痫发作由单个混凝剂,通过重复,节律混凝剂的克隆癫痫发作来区分滋补癫痫发作。SEIN研究人员使用计算机视觉工具箱来使用光学流动技术检测视频序列中的此运动。

它们使用来自计算机视觉工具箱的光学流量块估计速度字段,然后在多个帧上平均速度字段以减少要处理的数据量。它们还隔离了正速度元素,以避免像素之间的相互取消。然后,该团队通过在各个位置处理数千名患者的图像流来改进该算法。

在开发出检测癫痫发作的算法后,该团队使用MATLAB、统计学和机器学习工具箱™、图像处理工具箱™和信号处理工具箱™,通过将它们与依赖肌电图、脑电图和视频的方法进行比较,来验证结果。

验证结果然后使用Simulink模型调整算法的灵敏度。万博1manbetx根据应用程序是否用于诊断或实时患者监测,可以增加模型以检测所有癫痫样事件,或减少模型以减少假阳性的数量。

Kalitzin计划通过自动选择感兴趣的区域来增强算法,这将最大限度地减少看护者进入画面造成的误报。SEIN的研究人员还与其他医院合作,使用图像采集工具箱™从网络摄像机获取视频数据,对患者进行自动实时监控。

结果

  • 提高了病人的安全水平.Kalitzin说:“在测试期间,该系统在24小时内发现的癫痫发作比训练有素的神经学家最初发现的多10-25%。”“当只有患者在框架内时,算法本身的准确率约为99%。”

  • 降低成本.“通过MathWorks工具,我们可以自动化缉获事件的识别,并插入态度进一步检查的标记,”Kalitzin解释。“我们希望在不扩大我们的员工的情况下处理三次患者。当在家庭监控时,新技术将通过消除昂贵的医院入学和临床观察来进一步降低成本。”

  • 流线型的发展.“MathWorks工具的多功能性使我们能够为整个项目使用共同的平台,”Kalitzin Notes。“如果我们使用过其他工具,那将更多的时间,或者至少是两倍的人。”