-
شماره ركورد
31521
-
پديد آورنده
سمانه السادات سعيدي نيا
-
عنوان
طراحي و پايدارسازي سيستم هوشمند تصميميار در درمان صرع كانوني بزرگسالان
-
مقطع تحصيلي
دكتري
-
رشته تحصيلي
مهندسي برق - گرايش كنترل
-
سال تحصيل
1397
-
تاريخ دفاع
1403/06/25
-
استاد راهنما
دكتر محمدرضا جاهد مطلق
-
استاد مشاور
دكتر عباس تفاخري و دكتر نيكلا كسابوف
-
دانشكده
مهندسي برق
-
چكيده
صرع يكي از بيماريهاي مزمن عصبي فراگير در جهان است. متأسفانه بيش از يك سوم از مبتلايان به اين بيماري، به دليل اتخاذ استراتژي نامناسب درماني ناشي از خطاي انساني بهبود نيافته و يا دوره درمان آنها بيش از 5 سال طول خواهد كشيد. بنابراين پيشبيني اثربخشي درمان ميتواند در بهبود اثربخشي درمان مؤثر باشد.
در اين راستا، به كارگيري ابزار يادگيري ماشين به دليل قابليت بالا در كار با دادههاي سنگين و شبيهسازي سناريوهاي مختلف ميتواند در انتخاب استراتژي درمان مناسب نقش به سزايي داشته باشد. براي اين منظور نياز به مدلسازي مناسب و طراحي سيستم هوشمندي است كه قادر به پيشبيني اثربخشي درمان اوليه بر اساس مشخصات فردي باشد.
در اين رساله ضمن ارائه يك مدل سه بعدي بر پايه تلفيق دادههاي EEG و MRI از مغز بيمار و طراحي يك شبكه ضربهاي عصبي جديد، موفق به پيشبيني دادههاي EEG در كانالهاي نظارت نشده و تخمين يك گام جلوتر دادههاي كانالهاي نظارتشونده متشكل از 70% داده آموزش و 30% داده آزمون شديم. مدل ارائه شده با ميانگين مربعات خطاي 0.357و انحراف معيار 0.57 توانست خطاي پيشبيني يك گام جلوتر را در مقايسه با مدل مكعب نوروني، تا 50% بهبود ببخشد. سپس با هدف پايدارسازي سيستم مورد مطالعه كه در اينجا آزادي از تشنج است، ضمن ارايه تحليل پايداري از شبكه عصبي جديد پيشنهادي با استفاده از محاسبه مدل فضاي حالت كاهش يافته شبكه بر اساس نظريه ميانگين ميدان و تحليل پايداري دو شاخگي و مقادير ويژه سيستم، ميزان ورودي تحريك مجاز را بر اساس مدل از پيش آموزش ديده بر پايه مشخصات فردي بيمار بررسي نموديم و سپس با هدف در نظر گرفتن دادههاي آماري در كنار محاسبات تحليلي، يك مدل تصميمگيري ماركوف جديد را براي سه اقدام اصلي درمان دارويي، تحريك الكتريكي و جراحي طراحي نموديم.
نتايج ارزيابي سيستم هوشمند تصميمگيري درمان روي دو بيمار با پيشنهاد درمان تحريك الكتريكي و ديگري جراحي، نشان داد كه روش پيشنهادي، نه تنها قادر به انتخاب پيشنهاد بهينه براي پشتيباني و تقويت تصميمگيري تيم پزشكي است، بلكه اين روش ميتواند ميزان اثربخشي احتمالي و نيز محدوده مجاز درمان را بر اساس اطلاعات و سوابق بيمار در كنار اطلاعات باليني وي در درمان صرع كانوني بزرگسالان پيشنهاد نمايد.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1403/08/26
-
عنوان به انگليسي
Designing and Stabilizing Intelligent Decision- Making System in Support of the treatment of Adult Focal Epilepsy
-
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سمانه السادات سعيدي نيا
-
چكيده به لاتين
Epilepsy ranks among the most prevalent chronic neurological disorders globally. Regrettably, over one-third of patients undergoing treatment do not achieve freedom from seizure, often due to inappropriate treatment strategies stemming from human error, or they may endure treatment for over five years. Consequently, predicting treatment efficacy could enhance overall treatment outcomes.
In this context, machine learning tools can significantly aid in selecting the appropriate treatment strategy, given their strong capacity for processing large datasets and simulating various scenarios. This necessitates the development of a robust intelligent system that integrates clinical information and individual patient characteristics to forecast the effectiveness of initial treatments as recommended by medical guidelines.
This thesis presents a three-dimensional model that combines EEG and MRI data from the patient's brain, along with the design of a novel spiking neural network. This model successfully predicts EEG data in unsupervised channels and estimates one step ahead for supervised channels, utilizing 70% of the data for training and 30% for testing. The proposed model achieved a mean square error of 0.357 and a standard deviation of 0.057, improving one-step-ahead prediction error by 50% compared to the neuron cube model.
To stabilize the system—specifically, to achieve seizure freedom—a stability analysis of the new neural network was conducted using the reduced state space model based on mean-field theory, bifurcation stability analysis, and eigenvalue assessment. We evaluated the permissible stimulation input based on the pre-trained model tailored to patient characteristics. Furthermore, to incorporate statistical data alongside analytical calculations, we developed a new Markov decision-making model addressing three primary interventions: drug treatment, electrical stimulation, and surgery.
The evaluation of the intelligent treatment decision-making system on two patients—one recommended for electrical stimulation and the other for surgery—demonstrated that the proposed method not only effectively identifies the optimal treatment options to support the medical team's decision-making but also assesses the potential efficacy and scope of suggested treatments based on the patient's clinical information and records in managing adult focal epilepsy.
-
كليدواژه هاي فارسي
صرع , سيستم هوشمند تصميميار , پايدارسازي , پيشبيني ميزان اثربخشي , مدلسازي مغز , شبكههاي عصبي ضربهاي
-
كليدواژه هاي لاتين
Epilepsy , Intelligent decision support system , Stabilization , Efficacy predictions , Brain modeling , Spiking neural network
-
Author
Samaneh Alsadat Saeedinia
-
SuperVisor
Prof. Mohammad Reza Jahed-Motlagh
-
لينک به اين مدرک :