关键词:
深度学习
癫痫分类
变分模态二次分解
儿童睡眠障碍
命名实体识别
摘要:
在医学与计算机科学的融合领域内,算法模型的构建能显著提高医疗诊断的速度和精度。这些模型在医学领域的应用覆盖了一系列脑疾病,包括如阿尔茨海默病、帕金森病、癫痫、多发性硬化症和睡眠障碍等;而癫痫与睡眠障碍的患者基数大,为典型的脑疾病,故本文以癫痫与睡眠障碍为例,探究算法模型在脑疾病中的具体应用。对于频发的癫痫,精确分类其脑电信号发作类型至关重要,可以优化治疗策略并避免不适宜的治疗方法。通过分析癫痫患者的脑电信号数据对癫痫发作周期进行精准分类,旨在为医生提供辅助诊断工具,以提升诊疗效率。同时,家长对儿童的睡眠障碍的识别尚未得到足够重视,导致家长可能错过早期治疗的最佳时机。因此,开发专门针对儿童睡眠障碍的脑电命名实体识别模型显得尤为重要,该模型通过搜集关于儿童睡眠障碍的脑电信号分析论文文本资料并进行人工标注,运用命名实体识别技术帮助家长早期发现孩子的睡眠问题,促使及时就医。本文利用深度学习技术构建了针对上述疾病的模型,旨在推进相关疾病的科学研究和临床应用:
(1)本文在时频分析的背景下,提出了一款基于变分模态二次分解(VMQD)的癫痫分类模型。该模型深入分析癫痫患者的脑电信号数据,结合变分模态二次分解与深度神经网络,致力于精确分类癫痫发作情况。特别是,VMQD模型在初步的变分模态分解后,针对剩余信号执行了变分模态二次分解,有效挖掘出隐藏的信号信息,显著提高了分类的性能。通过混淆矩阵的对比分析,本文成功证明了VMQD算法在癫痫分类方面的应用价值。更进一步的比较研究显示,VMQD模型在分类准确率上优于现有技术,展现了其在诊断癫痫发作阶段的出色能力和高效性。
(2)在儿童睡眠障碍领域,本文提出了一种面向儿童睡眠障碍的脑电命名实体识别模型(NER-ECSD),旨在高效准确地提取脑电信号分析关键实体,如睡眠障碍类型、脑电波形和睡眠分期等。该模型采用了BERT预训练语言模型作为基础,通过融合双向门控循环单元(Bi GRU)与注意力机制,并借助条件随机场(CRF)的应用,本研究实现了对实体的精确识别及其分类的目标。NER-ECSD模型充分利用了文本的上下文信息,有效地解决了专业术语的多义性和文本的复杂性问题。实验结果表明,该模型在儿童睡眠障碍的脑电命名实体识别任务上具有出色的性能,准确率和效率均优于现有技术,展现了在医学文本分析和信息抽取领域的巨大潜力。