بخشی از مقاله
چکیده:
بیماری بیشفعالیADHD، بیماری است که بیشتر در کودکان ظاهر میشود. بیماران دارای علایم اضطراب، بیش فعالی و تحریکپذیری هستند. نوروفیدبک به عنوان یکی از روشهای درمان این بیماری اخیرا بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، به منظور تعیین مطلوبتر اثر نوروفیدبک اعمال شده، بررسی اطلاعات زمان فرکانس سیگنال مغز - EEG - با استفاده از تحلیل موجک مورد توجه قرار گرفته است.
در این راستا روند تغییرات ویژگیهای زمان فرکانس استخراج شده از سیگنال در طی درمان، بررسی میشود. در روش پیشنهادی، با اعمال تبدیل موجک سیگنال به زیر باندهایی تجزیه شد. سپس برای ویژگیهای زمانی و آماری تعیین شده در هر زیر باند، روند تغییرات بعد از اعمال جلسات درمانی نورفیدبک ارزیابی گردید.
برای کسب نتایج انواع مختلف توابع موجک و سطوح تجزیه مورد بررسی قرار گرفتند. با تعیین بهترین ویژگیها، این ویژگیها برای شناسایی افراد سالم از بیماران استفاده شدند. تابع موجک rbio2.6 و سطح تجزیه 3 ، بهترین نتایج را با روشهای طبقهبندی مورد استفاده کسب کردند. به گونهای که دقتهای طبقهبندی 87/57 درصد با روش k نزدیکترین همسایه - - kNN و 100 درصد با ماشین بردار پشتیبان - SVM - به دست آمدند.
-1مقدمه
بیشفعالی همراه با نقص توجه یکی از شایعترین اختلالات روانی در کودکان است که به اختصار ADHD1 نامیده میشود. این بیماری شامل ترکیبی از اختلالات از قبیل مشکل در حفظ توجه، فعالیت زیاد و رفتارهای ناگهانی است. کودکان بیش فعال ممکن است دچار اضطراب، مشکلات یادگیری، تحریکپذیری و همچنین اختلال در برقراری ارتباط و عملکرد ضعیف درمدرسه شوند.
با توجه به دستورالعمل تشخیصی و آماری اختلالات روانی، DSM2-IV، بیمارADHD درسه گروه تقسیم بندی شده است. نوع اول که بیماری علایم ظاهری مشخصی ندارد و به اصطلاح به مبتلایان، بیدقت گفته میشود. در نوع دوم تکانشگری -بیشفعالی و در نوع سوم ترکیب این دو حالت وجود دارد.
نورفیدبک یکی از درمانهای رایج برای بیش فعالی است. کودکان مبتلا به بیش فعالی در برخی فرکانس-ها از کودکان نرمال فاصله دارند. در درمان نوروفیدبک سعی برآن است تا با تعدیل این فرکانسها، مشکلات بیش فعالی و توجه کودکان برطرف شود. در این روش الکترودهایی برروی سطح جمجمه قرار میگیرند و فعالیت الکتریکی مغز بیمار - 3EEG - را ثبت میکنند. به طور همزمان تحریکاتی به صورت انجام بازی، پخش موسیقی و یا نمایش تصاویر، فیلم یا قطعههای ویدیویی به فرد ارایه میشود.
مطالعات بسیاری برای آشکارسازی و درمان بیماری بیش فعالی صورت گرفته است. در سال 2006 وانگ و سورینا روشی نوین تحت عنوان طیف بعد فرکتال هیگوچی تعمیم یافته - 1GHFDS - برای تحلیل سیگنال EEG در طبقه بندی فعالیتهای ذهنی ارایه کردند از ماشین بردار پشتیبان برای طبقه بندی فعالیتهای ذهنی استفاده شد. دقت متوسط برای همه افراد برابر با 97/14 درصد به دست آمده است
در سال 2010 سیونگ لی و همکارانش به بررسی بیماران مبتلا به بیش فعالی با استفاده از تجزیه سیگنال EEG بوسیله تبدیل موجک و نقشه خود سازمانده - 3SOM - پرداختند. میزان دقت طبقه-بندی در این مطالعه 60 درصد بدست آمد
در سال 2011 الهوردی و همکارانش تشخیص اختلال ADHD را با استفاده از ویژگیهای دینامیکی و غیر خطی محاسبه شده از سریهای زمانی سیگنال EEG مورد مطالعه قرار دادند. برای طبقهبندی از یک شبکه عصبی پرسپترون چند لایه استفاده شده است. بهترین نتیجه با استفاده از الکترودهای پیشانی با دقت شناسایی 86درصد ثبت شده است.
در سال 2012 مارتابل و لوپز مارکونا به طبقه بندی افراد مبتلا به ADHD و افراد سالم با استفاده از مدل خودبازگشتی 4AR پرداختند. میزان دقت طبقهبندی از 85 تا 95 درصد به دست آمد
در سال 2012 سرکوئرا و همکارانش به استخراج ویژگیهایی غیر خطی سیگنال EEG مانند توان لیاپانوف، بعدهمبستگی ، توان هرست و پیچیدگی زیمپل-زیو پرداختند .
در سال 2015 دکتر نصرآبادی و همکارانش نشان دادند که در کودکان مبتلا به بیش فعالی، سیگنالهای شنوایی در قسمت کورتکس مغز دچارمشکل هستند. در این مقاله همچنین تشخیص فرد بیمار از فرد سالم توسط طبقه بندی کننده ماشین بردار پشتیبان - SVM - انجام شد. دقت به دست آمده برای کرنل کلاه مکزیکی 97درصد بدست آمد.
در مطالعه دیگر گابریل و اسپیندلو در سال 2017 به بررسی سیگنال مغزی کودکان بیش فعال با استفاده از روش پتانسیل وابسته به رخداد - 5ERP - پرداختهاند. سپس با اعمال طبقهبندی کننده SVM برای شناسایی افراد بیمار، بهترین دقت طبقه-بندی برای کرنل چندجملهای 94/74 درصد ثبت شد.
در این مطالعه ، هدف این است که به طور دقیقتری فرآیند بهبود وضعیت بیماران ADHD بعد از اعمال جلسات مختلف نوروفیدبک مورد ارزیابی قرار بگیرد. به این منظور ما از اطلاعات زمان-فرکانس سیگنال EEG استخراج شده با اعمال تبدیل موجک استفاده کردیم. درادامه سیستم طراحی شده را معرفی و نتایج بدست آمده را ارایه می کنیم.
-2 مواد و روش ها
-1-2 پیش پردازش سیگنالها
مطالعه برروی هفت بیمار شامل 4زن و 3 مرد با میانگین سنی 27/7 سال انجام شده است. با انجام مصاحبه توسط یک روانپزشک، بیماران ADHD برمبنای معیار DSM-IV برای شرکت در آزمایش ارزیابی و انتخاب شدند. ثبت سیگنال از 26 کانال مغزی توسط الکترودهای قرار گرفته برروی سطح جمجمه در مدت 2 دقیقه با نرخ نمونه برداری 500 هرتز صورت گرفت.
در ادامه افراد در معرض یک مرحله درمانی با پروتوکل آموزشی نوروفیدبکSMR - 6بهبود فرکانسهای 15-12 هرتز در الکترودهای Cz، C3 و - C4 قرار گرفتند. سیگنالها در دو حالت چشم باز و چشم بسته قبل و بعد از درمان از هر فرد ثبت شدند. پس از آن از یک فیلتر ناچ برای حذف فرکانس 50 هرتز نویز برق شهر و از یک فیلتر باترورث با مرتبه 10 به صورت میانگذر با محدوه فرکانسی 3-45 هرتز برای حذف اثرات تداخلی و حفظ مولفه های فرکانسی موردنیاز در زیرباندهای تتا، آلفا، بتا و گاما استفاده شده است.
