vEpiNet: A multimodal interictal epileptiform discharge detection method based on video and electroencephalogram data

计算机科学 人工智能 脑电图 接收机工作特性 假阳性悖论 发作性 模式识别(心理学) 灵敏度(控制系统) 试验数据 机器学习 医学 电子工程 精神科 工程类 程序设计语言
作者
Nan Lin,Weifang Gao,Lian Li,Junhui Chen,Zi Liang,Gonglin Yuan,Heyang Sun,Qing Liu,Jianhua Chen,Liri Jin,Yan Huang,Xiangqin Zhou,Shaobo Zhang,Peng Hu,Chaoyue Dai,Haibo He,Yisu Dong,Liying Cui,Qiang Lü
出处
期刊:Neural Networks [Elsevier]
卷期号:175: 106319-106319 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.neunet.2024.106319
摘要

To enhance deep learning-based automated interictal epileptiform discharge (IED) detection, this study proposes a multimodal method, vEpiNet, that leverages video and electroencephalogram (EEG) data. Datasets comprise 24 931 IED (from 484 patients) and 166 094 non-IED 4-second video-EEG segments. The video data is processed by the proposed patient detection method, with frame difference and Simple Keypoints (SKPS) capturing patients' movements. EEG data is processed with EfficientNetV2. The video and EEG features are fused via a multilayer perceptron. We developed a comparative model, termed nEpiNet, to test the effectiveness of the video feature in vEpiNet. The 10-fold cross-validation was used for testing. The 10-fold cross-validation showed high areas under the receiver operating characteristic curve (AUROC) in both models, with a slightly superior AUROC (0.9902) in vEpiNet compared to nEpiNet (0.9878). Moreover, to test the model performance in real-world scenarios, we set a prospective test dataset, containing 215 h of raw video-EEG data from 50 patients. The result shows that the vEpiNet achieves an area under the precision–recall curve (AUPRC) of 0.8623, surpassing nEpiNet's 0.8316. Incorporating video data raises precision from 70% (95% CI, 69.8%–70.2%) to 76.6% (95% CI, 74.9%–78.2%) at 80% sensitivity and reduces false positives by nearly a third, with vEpiNet processing one-hour video-EEG data in 5.7 min on average. Our findings indicate that video data can significantly improve the performance and precision of IED detection, especially in prospective real clinic testing. It suggests that vEpiNet is a clinically viable and effective tool for IED analysis in real-world applications.
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