KR101375673B1 - Method for warning of epileptic seizure using excitatory-inhibitory model based on the chaos neuron and electronic device supporting the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 간질 발작 경보에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카오스 뉴런 기반의 흥분성/억제성 모집단 모델을 이용하여 보다 확실하고 안정적인 간질 발작 예측 및 경보가 가능하도록 지원하는 간질 발작 경보 방법 및 이를 지원하는 단말기에 관한 것이다.The present invention relates to an epileptic seizure alert, and more particularly, to an epilepsy seizure alert method and a terminal supporting the seizure seizure prediction and warning using a chaotic neuron-based excitatory / inhibitory population model. It is about.
간질 환자의 수는 미국의 경우, 2백만 명 이상의 환자가 있는 것으로 알려져 있으며, 이러한 간질 환자 들 중 80%는 의약과 수술에 의해 발작을 제어 할 수 있다고 보고되고 있다. 그러나 나머지 25~30%의 환자는 계속적으로 발작을 경험하고 있다. 영국의 경우에는 간질환자의 수가 60만 명에 이른다. 이들 중 약 500명의 환자들은 갑작스런 발작에 의해 부상을 입고 그러한 부상에 의하여 목숨을 잃고 있다. 우리나라의 경우 정확한 통계는 없지만 약 30~40만 명의 간질환자가 있는 것으로 추정되고 있다. The number of patients with epilepsy is known to be more than 2 million in the United States, and 80% of these patients are reported to be able to control seizures by medicine and surgery. However, the remaining 25-30% of patients continue to have seizures. In the UK, there are 600,000 people with epilepsy. About 500 of these people are injured by sudden seizures and are killed by such injuries. Although there are no accurate statistics in Korea, it is estimated that there are about 300,000 to 400,000 people with liver disease.
간질 발작은 환자가 발작을 일으키는 동안 짧게는 몇 초 혹은 몇 분 동안 의식을 잃거나 팔 다리를 마구 흔드는 등과 같은 행동이나 의식에 변화를 초래한다. 간질은 일반적으로 비정상적으로 활동하는 뇌의 질환이다. 간질은 낮선 느낌, 감정, 행동, 혹은 때때로 경기(경련), 근육 경련, 의식을 잃는 등의 발작 현상을 수반한다. 일부 간질 환자에게 발작은 아주 가끔 발생하기도 하다. 그러나 또 다른 사람에게는 하루에 100번 이상 발생하는 경우도 있다. 이러한 발작은 개인차에 따라 발작 발생 횟수가 다르며, 발작의 위험에도 그 차이를 보인다. 간질 발작 환자가 저산소증(만성 폐색성 폐질환, 심한 천식), 뇌막염(수막염), 뇌염, 뇌종양과 같은 질병을 갖고 있는 경우 발작에 따른 위험성은 더 높아진다. An epileptic seizure causes a change in behavior or consciousness, such as a loss of consciousness or shaking arms and legs for a few seconds or minutes during a seizure. Epilepsy is a disorder of the brain that is usually abnormally active. Epilepsy involves seizures such as feelings of low feelings, emotions, or behaviors, or sometimes a race, spasms, or loss of consciousness. In some patients with epilepsy, seizures can occur only occasionally. But for others, it can happen more than 100 times a day. These seizures vary in number of seizures according to individual differences, and there is a difference in the risk of seizures. If a person with epileptic seizures has diseases such as hypoxia (chronic obstructive pulmonary disease, severe asthma), meningitis (meningitis), encephalitis, or brain tumor, the risk of seizures is higher.
한편 뇌파(EEG)는 뇌 피질 표면에서 발생하는 신경 세포들의 동기화된 활동으로 인하여 발생하는 생체 내부의 전류 흐름을 두피에 부착된 전극(electrode)을 이용하여 측정한 것이다. 이러한 뇌파는 전기 신호로서 뇌파의 분석을 통해 뇌신경 세포들의 활동 정보를 비침습적으로 추정할 수 있다. 뇌파를 이용한 뇌기능 연구는 다른 뇌기능 매핑 방법에 비하여 측정방법이 단순하고, 환경에 대한 제약조건이 가장 적으며, 시스템의 구성이 저렴하고, 시간 분해 능력이 뛰어나다는 다양한 장점을 보유하고 있어 뇌 과학 연구에서 가장 기본적인 연구 수단으로 활용되고 있다.Electroencephalogram (EEG) is a measurement of current flow in a living body caused by synchronized activity of nerve cells occurring on the surface of the brain cortex using an electrode attached to the scalp. These EEG can be non-invasive estimation of the activity information of the cranial nerve cells through the analysis of EEG as an electrical signal. Brain function research using EEG has various advantages compared to other brain function mapping methods because it has a simple measurement method, the least environmental constraints, low system configuration, and excellent time resolution. It is used as the most basic research tool in scientific research.
상술한 뇌파를 이용한 간질 데이터 분석은 간질 진단, 발작 탐지 및 예측을 위해 필수적으로 이용되고 있다. 이러한 간질 뇌파 분석의 주요 목적은 뇌파 데이터를 이용하여 간질을 정확히 진단하고, 간질 환자들에게 발작에 의해 발생할 수 있는 위험성을 감소시키고자 하는 것이다. 위와 같은 목적을 위해 텐서분석(Tensor analysis) 방식이나 다이내믹 시스템(Dynamics System) 운용이 분석을 위해 적용되었다. 그러나 상술한 방법들은 데이터 분류를 통한 질병 진단을 위한 것이고, 적용을 위해 데이터 학습을 수행하게 되는데, 이때 상기 방법들은 데이터 학습을 위해 많은 학습 시간과 데이터의 양을 요구하는 단점이 있다. 또한 새로운 간질 패턴이 발생했을 경우, 상기한 방법들은 학습된 발작 패턴과 유사한 패턴만을 탐지하기 때문에 새로운 발작 패턴에 대한 탐지가 어렵다는 문제점을 가지고 있다. Epilepsy data analysis using the above-described brain waves is essential for epilepsy diagnosis, seizure detection and prediction. The main purpose of this epilepsy EEG analysis is to accurately diagnose epilepsy using EEG data and to reduce the risk of seizures in epilepsy patients. For this purpose, Tensor analysis or Dynamics System operation was applied for analysis. However, the aforementioned methods are for diagnosing diseases through data classification and performing data learning for application. In this case, the methods require a large amount of learning time and amount of data for data learning. In addition, when a new epilepsy pattern occurs, the above methods have a problem in that it is difficult to detect a new seizure pattern because only the patterns similar to the learned seizure patterns are detected.
따라서 본 발명의 목적은 뇌파 데이터의 특이성 분석을 수행하고 사전 저장된 간질 뇌파 데이터를 기준으로 간질 발작에 대한 예측과 진단을 위한 경보 모델을 제공함으로서 안정적이고 적절한 간질 발작 경보가 가능한 간질 발작 경보 방법 및 이를 지원하는 단말기를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a warning model for predicting and diagnosing epileptic seizures based on pre-stored epileptic EEG data and analyzing the specificity of EEG data. It is to provide a supporting terminal.
특히 본 발명은 흥분성의 부분 모집단과 억제성 부분 모집단으로 구성된 카오스 뉴런 모델을 이용하여 간질 발작을 추정하여 보다 적절한 간질 발작 예측의 수행 및 그에 따른 경보 제공이 가능한 간질 발작 경보 방법 및 이를 지원하는 단말기를 제공하는 데 있다.In particular, the present invention provides an epileptic seizure warning method and terminal capable of more appropriately performing epileptic seizure prediction and providing an alarm by estimating epileptic seizures using a chaotic neuron model composed of an excitatory and an inhibitory subpopulation. To provide.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 간질 뇌파 데이터를 카오스 뉴런 기반의 E-I(Excitatory-Inhibitory) 모델에 적용하면서 연결 계수에 대한 최적 파라메터 값 산출과정, 수집된 뇌파 신호에 대한 E-I 모델에서의 파라메터를 산출하여 최적 파라메터 값과 비교하는 과정, 상기 비교 결과에 따라 간질 발작을 예측하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 카오스 뉴런 모델 기반의 간질 발작 경보 방법의 구성을 개시한다.In order to achieve the above object, the present invention applies the epileptic EEG data to the chaotic neuron-based Excitatory-Inhibitory (EI) model while calculating the optimal parameter value for the coupling coefficient, the parameters in the EI model for the collected EEG signals Disclosed is a configuration of an epileptic seizure warning method based on a chaotic neuron model, the method comprising calculating and comparing the optimal parameter value and predicting epileptic seizure according to the comparison result.
여기서 상기 방법은 상기 비교 결과 간질 발작에 해당하는 파라메터가 검출되면 사전 정의된 경보를 발생하는 경보 발생 과정을 더 포함하며, 상기 경보 발생 과정은 상기 간질 발작에 해당하는 파라메터들의 검출을 기반으로 복수의 전조 현상들에 대한 각각의 단계별 경보 발생을 수행하는 과정을 포함할 수 있다.The method may further include an alarm generating process of generating a predefined alarm when a parameter corresponding to an epileptic seizure is detected as a result of the comparison, wherein the alarm generating process is based on detection of a parameter corresponding to the epileptic seizure. It may include the step of performing each step alarm generation for the precursor phenomena.
상기 산출 과정은 상기 E-I 모델의 파라메터들의 범위 값에 LMA(Levenberg-Marquardt Algorithm)를 적용하여 최적 파라메터를 산출하는 과정을 포함한다.The calculating process includes calculating an optimal parameter by applying LMA (Levenberg-Marquardt Algorithm) to a range of parameters of the E-I model.
본 발명은 또한, 간질 뇌파 데이터를 입력받는 입력부, 상기 간질 뇌파 데이터를 카오스 뉴런 기반의 E-I(Excitatory-Inhibitory) 모델에 적용하면서 연결 계수에 대한 최적 파라메터 값 산출을 수행하는 시스템 제어부, 착용자의 뇌파 신호를 수집하는 뇌파신호 수집부를 포함하고, 상기 시스템 제어부는 상기 수집된 뇌파 신호에 대한 E-I 모델에서의 파라메터를 산출하여 최적 파라메터 값과 비교하고 상기 비교 결과에 따라 간질 발작을 예측하는 것을 특징으로 하는 카오스 뉴런 모델 기반의 간질 발작 경보 지원 단말기의 구성을 개시한다.The present invention also provides an input unit for receiving interstitial EEG data, a system control unit for applying an interstitial brain wave data to an EI (Excitatory-Inhibitory) model based on a chaotic neuron, and calculating an optimal parameter value for a coupling coefficient, an EEG signal of a wearer The EEG signal collection unit for collecting the, wherein the system control unit calculates the parameters in the EI model for the collected EEG signal, and compares with the optimal parameter value chaos characterized in that predicting epileptic seizure according to the comparison result Disclosed is a configuration of a neuron model based epileptic seizure warning support terminal.
상기 단말기는 상기 비교 결과 간질 발작에 해당하는 파라메터가 검출되면 사전 정의된 경보를 발생하는 알람부를 더 포함하며, 상기 알람부는 상기 간질 발작에 해당하는 파라메터들의 검출을 기반으로 복수의 전조 현상들에 대한 각각의 단계별 경보 발생을 수행한다.The terminal further includes an alarm unit that generates a predefined alarm when a parameter corresponding to an epileptic seizure is detected, wherein the alarm unit is configured to detect a plurality of precursor phenomena based on detection of parameters corresponding to the epileptic seizure. Perform each stage alarm.
한편 상기 시스템 제어부는 상기 최적 파라메터 산출을 위하여 상기 E-I 모델의 파라메터들의 범위 값에 LMA(Levenberg-Marquardt Algorithm)를 적용하여 최적 파라메터를 산출할 수 있다.Meanwhile, the system controller may calculate the optimum parameter by applying LMA (Levenberg-Marquardt Algorithm) to a range of parameters of the E-I model to calculate the optimal parameter.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 간질 발작 경보 방법 및 이를 지원하는 단말기에 따르면, 본 발명은 간질 발작에 대한 특이성을 기반으로 간질 발작을 예측함에 따라 안정적이고 시기적절한 간질 발작 예측이 가능도록 지원한다.As described above, according to the epilepsy seizure warning method and a terminal supporting the same, the present invention supports stable and timely epilepsy seizure prediction by predicting epileptic seizures based on specificity for epileptic seizures.
이에 따라 본 발명은 환자의 간질 발작에 따른 위협을 최소화함으로써 간질 발작에 따른 사고나 위험에 대비할 수 있도록 함으로써 환장의 안전을 확보할 수 있도록 지원한다.Accordingly, the present invention assists in securing the safety of the patient by minimizing the threat of epileptic seizures so as to prepare for an accident or a risk due to an epileptic seizure.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 간질 발작 경보 단말기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 시스템 제어부 구성을 보다 상세히 나타낸 도면.
도 3은 카오스 뉴런 기반의 E-I 모델을 설명하기 위한 도면.
도 4는 간질 뇌파 데이터를 E-I 모델을 이용하여 시뮬레이션 한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 E-I 모델에서의 간질 발작 경고를 위한 파라메터 범위를 설명하기 위한 도면.
도면 6은 본 발명에 따른 E-I 모델 파라메터의 의한 간질 발작 경보 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 간질 발작 경보 단말기 운용을 설명하기 위한 도면.1 is a view schematically showing the configuration of an epileptic seizure alarm terminal according to an embodiment of the present invention.
2 is a more detailed view of the system control unit configuration of FIG. 1;
3 is a diagram for explaining a chaotic neuron-based EI model.
4 is a diagram simulating epilepsy brain wave data using an EI model.
5 is a view for explaining a parameter range for epileptic seizure warning in the EI model according to the present invention.
6 is a view for explaining the epileptic seizure warning method by the EI model parameters according to the present invention.
7 is a view for explaining the operation of the epileptic seizure warning terminal of the present invention.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
이하에서 설명하는 본 발명은 간질 뇌파 시계열 데이터로부터 간질 발작을 감지하고 미리 경고하기 위한 E-I(흥분성 및 억제성 모집단) 모델을 제공한다. 특히 본 발명은 카오스 뉴런 기반의 E-I(흥분성 및 억제성 모집단) 모델을 이용한 간질 발작 예측과 안내를 위한 것이다. 비선형 특징을 가지는 간질 뇌파 데이터는 간질이 발생하기 전에 발작과 관련된 전조 현상이 나타나는 특징이 있지만 일반적으로 이러한 전조현상을 대부분의 환자들이 느끼지 못하거나 혹은 무시하기 때문에 전조 현상 이후 실제 발생되는 발작으로 인해 환자가 위험에 빠지는 경우가 많다. 한편 종래의 간질 발작 탐지 및 예측 기법들은 과거 데이터의 변화 패턴을 통해 예측하는 것이 대부분이기 때문에 과거에 나타나지 않은 변화 패턴에 대한 탐지 및 예측은 거의 불가능하였다. 따라서 복잡한 특성을 지닌 간질 발작 데이터의 탐지 및 예측율을 높이기 위한 방법의 제안이 필요하며, 본 발명은 그러한 요구에 부합하는 기술적 사상을 제공한다. The present invention described below provides an E-I (excited and inhibitory population) model for detecting and proactively warning epileptic seizures from epileptic EEG time series data. In particular, the present invention is for predicting and guiding epileptic seizures using a chaotic neuron-based E-I (excited and inhibitory population) model. Although epilepsy EEG data with nonlinear characteristics are characterized by a precursor to seizures before epilepsy occurs, most patients do not feel or ignore this prognostic phenomenon because of the seizure that actually occurs after the precursor. Are often in danger. On the other hand, the conventional epileptic seizure detection and prediction techniques are mostly predicted through the change pattern of the past data, it was almost impossible to detect and predict the change pattern that did not appear in the past. Therefore, there is a need for a method for improving the detection and prediction rate of epileptic seizure data having complex characteristics, and the present invention provides a technical idea that meets such needs.
이하 설명하는 본 발명은 복합적인 특징을 보유한 시계열 간질 뇌파 데이터를 이용하여 실제 신호를 시뮬레이션하고, 시뮬레이션 과정에서 획득한 파라메터들을 이용하여 환자나 전문가에게 간질 발작 전에 간질 발작에 대한 시점을 미리 경고할 수 있도록 지원한다.The present invention described below simulates a real signal using time series epilepsy brain wave data having complex features, and uses a parameter obtained in the simulation process to warn a patient or a specialist in advance about an epileptic seizure before epileptic seizures. To help.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 간질 발작 경보 단말기(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이면, 도 2는 간질 발작 경보 단말기(100) 구성 중 시스템 제어부(160) 구성을 보다 상세히 나타낸 도면이다.1 is a block diagram schematically showing the configuration of the epileptic
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 간질 발작 경보 단말기(100)는 뇌파 신호 수집부(110), 입력부(120), 알람부(130), 표시부(140), 저장부(150) 및 시스템 제어부(160)의 구성을 포함한다.First, referring to FIG. 1, an epileptic
이와 같은 구성을 포함하는 본 발명의 간질 발작 경보 단말기(100)는 생물학적 신경전달 과정을 단순화하고, 이를 뉴런 네트워크의 한 종류로서 수학적 해석 모델인 카오스 뉴런 모델을 이용하여 간질 발작을 감지하고 예측하도록 지원한다. 특히 본 발명의 간질 발작 경보 단말기(100)는 최적의 E-I 모델 파라메터 값 선택을 통하여 흥분성/억제성 모집단으로 구성된 E-I(Excitatory subpopulation-Inhibitory subpopulation) 모델 기반의 간질 발작 시점의 진단과 예측을 가능케 한다. 이때 본 발명의 간질 발작 경보 단말기(100)는 시계열 간질 뇌파 데이터가 가지는 복잡한 특성을 고려하기 위해 LMA(Levenberg-Marquardt Algorithm)를 이용하여 카오스 기반 E-I 모델의 파라메터들에서 최적의 파라메터 값을 추정한다. 그리고 본 발명의 간질 발작 경보 단말기(100)는 추정된 최적의 파라메터를 일반 신호와 간질 발작 신호를 구분하는 방법에 적용함으로써 간질 발작에 대한 뛰어난 진단과 예측이 가능하도록 지원할 수 있다.The epileptic
뇌파 신호 수집부(110)는 착용자의 뇌파 신호를 수집하는 구성이다. 이러한 뇌파 신호 수집부(110)는 간질 환자의 두피 등에 부착되어 뇌파에 해당하는 전기신호를 수집하는 센서와, 상기 센서에 전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 뇌파 신호 수집부(110)는 착용자의 두피에 지속적으로 부착될 수 있는 형태 예컨대 머리띠나 헤어밴드, 이어링 등 다양한 액세서리 형태로 마련될 수 있다. 그리고 뇌파 신호 수집부(110)는 수집된 뇌파를 시스템 제어부(160)에 제공한다. 본 발명의 간질 발작 경보 단말기(100)는 프로브 유닛과, 프로브 유닛과 연결되어 프로브 유닛이 제공한 뇌파 신호를 분석하여 간질 발작 상태인지를 판단하고 경보하는 제어 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라 상기 뇌파 신호 수집부(110)는 프로브 유닛에 해당하는 구성으로 마련될 수 있으며, 이하에서 설명하는 구성들은 제어 모듈에 포함되는 형태로 마련될 수 있다. 즉 제어 모듈은 알람부(130)와 저장부(150) 및 시스템 제어부(160)를 포함하며, 설계자의 방식에 따라 입력부(120)와 표시부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.The EEG
입력부(120)는 간질 발작 경보 단말기(100) 운용을 위한 입력 신호를 생성하는 구성이다. 예컨대 입력부(120)는 간질 발작 경보 단말기(100)의 운용을 제어하기 위한 전원 버튼, 알람부(130)의 볼륨 조절을 위한 조절 버튼 등을 포함하여 구성될 수 있다. 한편 후술하는 표시부(140)의 구성이 입력 기능을 가지는 터치스크린의 형태로 마련되는 경우 표시부(140)는 입력부(120)의 구성에 포함될 수 있다. 특히 입력부(120)는 시계열 간질 뇌파 데이터(151)를 외부로부터 입력할 수 있도록 지원한다. 입력부(120)를 통해 입력된 시계열 간질 뇌파 데이터(151)는 저장부(150)에 임시 저장될 수 있으며, 시스템 제어부(160)가 이를 운용하여 간질 발작 구분을 위한 최적 파라메터 산출이 수행될 수 있다.The
알람부(130)는 램프나, 진동, 스피커 등 적어도 하나의 정보 출력 수단을 포함하여 구성된다. 이러한 알람부(130)는 시스템 제어부(160) 제어에 따라 간질 발작에 해당하는 뇌파 신호 수집이 발생하면 사전 정의된 정보 출력을 수행한다. 예컨대 알람부(130)는 램프 깜박임, 일정 패턴의 진동 출력, 사전 정의된 안내음 등의 출력 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 이러한 알람부(130)는 간질 환자가 간질 상태가 지속되는 동안 해당 알람을 지속적으로 출력할 수 있으며, 간질 발작이 해제된 상태에서는 시스템 제어부(160) 제어에 따라 자동으로 알람 출력을 중지하도록 지원할 수 있다. 이에 따라 알람부(130)는 간질 환자가 특정 환경에서 간질이 발작될 여지가 있는 상황 또는 간질이 발작되어 간질 발작 상태를 유지하는 상황 등을 인접한 주변인이 인식하고 적절한 조치를 취할 수 있도록 지원할 수 있다.The
표시부(140)는 간질 발작 경보 단말기(100) 운용에 필요한 다양한 정보를 출력하는 구성이다. 이러한 표시부(140)는 간질 발작 경보 단말기(100)의 전원 공급 상태를 나타내는 정보, 실시간 또는 일정 주기로 수집되는 뇌파 신호에 대한 정보, 수집된 뇌파 신호가 일반 정상 신호인지 또는 간질 발작 전조 신호인지에 대해 구분한 정보, 알람 출력 상태를 안내하는 정보 등을 출력할 수 있다. 이러한 표시부(140)는 간질 발작 경보 단말기(100) 조작을 위한 다양한 가상 키 버튼을 표시할 수 있으며, 해당 가상 키 버튼 선택을 위해 터치 기능을 가지도록 구성될 수 있다. 즉 표시부(140)는 터치스크린으로 구성될 수도 있다. The
저장부(150)는 간질 발작 경보 수행을 위한 프로그램 및 다양한 데이터를 저장하는 구성이다. 특히 저장부(150)는 간질 발작에 대한 특징점들을 가지는 다양한 간질 뇌파 데이터(151)를 저장할 수 있다. 이러한 저장부(150)는 시스템 제어부(160) 요청에 따라 간질 뇌파 데이터(151)를 시스템 제어부(160)에 제공한다. 그러면 시스템 제어부(160)는 간질 뇌파 데이터(151)를 현재 발생된 뇌파 신호와 비교하여 간질 상태인지를 판단할 수 있다. 간질 뇌파 데이터(151)는 앞서 언급한 바와 같이 입력부(120)를 통하여 입력될 수 있다. 또는 간질 발작 경보 단말기(100) 제작 시 미리 저장되어 제공될 수 있다.The
시스템 제어부(160)는 간질 발작 경보 단말기(100)의 운용을 제어하기 위한 다양한 제어 신호를 전달과, 데이터의 처리를 지원하는 구성이다. 특히 시스템 제어부(160)는 간질 뇌파 데이터(151)에 대하여 카오스 뉴런 기반의 E-I 모델 파라메터 산출을 수행하고, 간질 발작 구분에 이용할 최적 파라메터 추정을 수행한다. 이를 위하여 시스템 제어부(160)는 도 2에 도시된 바와 같이 간질 뇌파 데이터(151)에 대한 카오스 뉴런 기반의 E-I 모델을 생성하고, 생성된 E-I 모델에 적용되는 파라메터들 중 최적 파라메터 값을 산출하기 위한 최적 파라메터 선택부(161)와, 이를 기반으로 현재 수집된 뇌파 신호를 일반 신호와 간질 발작 신호로서 구분하고 경보 알람을 제어하는 카오스 뉴런 기반 E-I 모델 운용부(163)를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성의 시스템 제어부(160)는 뉴런의 전위활동을 가장 유사하게 재현한 모델로서 흥분성??억제성 뉴런 모집단 모델을 구현하고 E-I 모델에서의 연결 계수 값에 해당하는 최적 파라메터 추정 및 적용을 수행하여 뇌파 신호 수집부(110) 착용자의 상태가 간질 발작 상태의 전위 단계로 예측되는 경우 이에 대한 경보를 알람부(130)를 통하여 출력하도록 지원한다. The
한편 카오스 뉴런 모델에 대하여 설명하면, 카오스 뉴런 모델은 4개의 시냅스와 2개의 혼돈 뉴런으로 이루어진 카오스 신경 회로망에서 시냅스로 연결된 흥분성 모집단과 억제성의 모집단으로 구조화 된다. 특히 하나의 카오스 뉴런 모델은 흥분성의 부분 모집단과 억제성 부분 모집단으로 구성되며, 흥분성 뉴런 부분 모집단의 수 ,(여기서 )와 억제성 뉴런의 부분 모집단의 수 ,(여기서 )는 시간 t에서 수학식 1과 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. The chaotic neuron model, on the other hand, is structured as a synaptic-excited excitatory and inhibitory population in a chaotic neural network consisting of four synapses and two chaotic neurons. In particular, one chaotic neuron model consists of excitatory and inhibitory subpopulations and the number of excitatory neuron subpopulations. ,(here ) And the number of subpopulations of inhibitory neurons ,(here ) Can be expressed as
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2]&Quot; (2) "
상기 수학식 1에서 t는 데이터 측정 시점을 의미하며, 는 비선형 데이터의 시그모드 함수이다. 는 흥분성 부분 모집단을 시간 t로 미분한 것으로 흥분성 부분 모집단의 전위활동을 나타내며, 는 억제성 부분 모집단을 시간 t로 미분한 값으로 억제성 전위 활동을 나타낸다. 상술한 카오스 뉴런 집단은 4개의 시냅스에 대한 결합 계수 를 통해 연결되며, 결합 계수 는 시냅스의 연결 강도(가중치)를 의미한다. 또한 카오스 뉴런 집단은 흥분성 부분 모집단의 외부 입력 값 를 포함한다. 여기서, 결합 계수의 시냅스 연결이 끊어지면, 모든 활동 전위 값은 기하급수적으로 0에 접근된다. 와 는 임계 문턱 값으로 충분히 큰 값으로 결정된다. 카오스 뉴런 모델에서 두 개의 부분 모집단을 연결하는 4개의 시냅스 연결 계수들은 , , , 으로 표현 가능하며, 모든 쌍들은 0이 아닌 값을 갖는다. In
상술한 카오스 뉴런 모델은 흥분성과 억제성의 부분 모집단의 평균값에 의해 수학식 3과 수학식 4로 단순화 할 수 있다. The chaotic neuron model described above can be simplified to the following equations (3) and (4) by the average value of the subpopulations of excitability and suppression.
[수학식 3]&Quot; (3) "
[수학식 4]&Quot; (4) "
본 발명에서는 비선형 특성을 지닌 간질 발작 데이터를 기반으로 간질 발작을 예측하고 이를 경보하고자 한다. 따라서 기본적인 카오스 뉴런 모델을 도면 3에서와 같이 단순화한다. 단순화된 모델은 흥분성??억제성 뉴런 모집단으로 제공되며, 이는 수학식 3과 수학식 4에 의해 단순화된 뉴런 모집단들은 수학식 5와 수학식 6으로 재 표현될 수 있다.In the present invention, the epileptic seizure is predicted and alarmed based on epileptic seizure data having nonlinear characteristics. Therefore, the basic chaotic neuron model is simplified as shown in FIG. The simplified model is provided with excitatory-suppressive neuron populations, which can be re-expressed in equations (5) and (6).
[수학식 5]&Quot; (5) "
[수학식 6]&Quot; (6) "
한편 흥분성-억제성 뉴런 모집단에서 부분 모집단의 연결 계수의 값은 활동전위 측정에 중요한 영향을 미친다. 따라서 본 발명의 간질 발작 경보 단말기(100)는 최적의 부분 모집단 연결 계수를 찾기 위해 Levenberg-Marquardt Algorithm(LMA)을 이용한다. Levenberg-Marquardt Algorithm(LMA)는 Levenberg와 Marquardt가 제안한 방법으로 Gauss-Newton 법으로도 불리어진다. 비선형 최소 자승 문제의 최적화 방법 중의 하나인 LMA 방법은 비선형 데이터에서 해를 찾는 효과적인 방법 중 하나이다. 반복적인 LMA 방법은 아래 기재한 수학식 7의 초기 추정치에 스텝 크기(step size)를 적절히 구하여 반복적으로 에러를 줄여가면서 해를 찾는 방법이다.On the other hand, in the excitatory-suppressive neuron population, the value of the linkage coefficient of the subpopulation has an important effect on the action potential measurement. Therefore, the epileptic
[수학식 7][Equation 7]
수학식 7에서 는 초기 추정치 벡터, 은 스텝크기이며, 이때, 스텝 크기 을 구하는 방법은 아래의 수학식 8을 이용한다. 초기 추정치 벡터의 경우 각 환자별 간질 발작의 이력에 따라 결정되거나, 임의적이며 평균적으로 산정될 수 있다.In Equation (7) Is the initial estimate vector, Is the step size, where step size To obtain the method using Equation 8 below. The initial estimate vector can be determined according to the history of epileptic seizures in each patient or can be estimated arbitrarily and on average.
[수학식 8]&Quot; (8) "
수학식 8에서, 는 Jacobian 행렬로 원소는 이며, (추정치 수), (측정치 수)이며, 는 에러함수이다. Levenberg-Marquardt Algorithm는 수학식 9와 같다. In Equation (8) Is the Jacobian matrix Element Lt; (Estimated number), (Number of measurements), Is an error function. Levenberg-Marquardt Algorithm is represented by Equation 9.
[수학식 9]&Quot; (9) "
수학식 9에서, 는 damping 파라미터, 은 스텝크기, 는 단위행렬이다. 가 무한대로 증가함에 따라, 는 영 벡터(a vector of zeros) 혹은 급격한 하강 방향으로 향한다. 즉 가 충분히 큰 경우 수학식 10과 같은 식이 성립한다. In Equation (9) Is the damping parameter, Silver step size, Is the unit matrix. As increases to infinity, Is directed in the direction of a vector of zeros or in a sharp downward direction. In other words If is sufficiently large, an equation such as
[수학식 10]&Quot; (10) "
Levenberg-Marquardt 방법의 적용에서 주로 어렵게 간주되는 부분은 의 크기를 제어하는 방법이다. 그러므로 의 값이 큰 경우에는 추정치가 해로부터 멀리 떨어진 경우에 해당되며, 수렴 시간은 길어지지만 적절히 작은 스텝으로 해에 대한 정확한 그레디언트 방향을 찾는다. 반대로 값이 아주 작은 경우에는 수학식 11과 같이 추정치가 해와 근접했을 때 반복의 마지막 단계에서 적합한 해를 효과적으로 찾을 수 있게 된다. The main difficult part of the application of the Levenberg-Marquardt method is Is how to control the size. therefore If the value of is large, then the estimate is far from the solution, and the convergence time will be longer, but in a small step, find the correct gradient direction for the solution. Contrary If the value is very small, we can effectively find a suitable solution at the end of the iteration when the estimate is close to the solution (Equation 11).
[수학식 11]&Quot; (11) "
Levenberg-Marquardt에서 값은 수학식 12를 사용하여 대각 원소의 평균값과 에러 값의 제곱에 비례하도록 업데이트를 한다. From Levenberg-Marquardt The value is updated to be proportional to the square of the mean value and the error value of the diagonal
[수학식 12]&Quot; (12) "
수학식 12에서, 는 상수, 은 반복에서 추정치에 따른 계산치와 측정치의 차이이며, 은 대각원소의 개수이다. 따라서 에러 값이 커지면 값을 키워서 최속 강하법과 유사한 형태로 스텝 크기를 줄여서 해의 방향 쪽으로 값을 조절한다. In Equation (12) Is a constant, Is the difference between the calculated and measured values for the estimates in the iteration, Is the number of diagonal elements. So if the error value increases Adjust the value toward the solution direction by increasing the value and reducing the step size in a similar way to the fastest descent.
도 4는 간질 뇌파 데이터를 E-I 모델 기반으로 시뮬레이션한 도면을 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명의 E-I 모델에서의 간질 발작 경보를 위한 파라메터 범위를 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 6은 본 발명에서 모델 파라메터에 의한 간질 발작 경보 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram illustrating a simulation of epilepsy EEG data based on the E-I model, Figure 5 is a view for explaining a parameter range for the epileptic seizure warning in the E-I model of the present invention. 6 is a view for explaining an epileptic seizure warning method according to a model parameter in the present invention.
본 발명의 간질 발작 경보 단말기(100)는 카오스 뉴런 모델에 기반을 둔 E-I 모델에서 각각의 모집단을 연결하는 파라메터(시냅스)의 최적 값을 이용하여 간질 발작을 미리 경고한다. 이 과정에서 도 4에서와 같이 간질 발작 경보 단말기(100)는 뇌파 신호가 제공되면, 해당 뇌파 신호에 대한 그레이 박스 분석을 수행하여 평가 신호를 생성할 수 있다. The epileptic
E-I(흥분성 및 억제성 모집단) 모델에서 최적의 파라메터를 탐지함으로써 간질 발작 경고의 정확성을 결정하기 때문에 모델의 파라메터가 정확하게 선택되어야 한다. 즉, 간질 발작에 대한 최적의 파라메터의 경우, 도면 5에서와 같이 파라메터 1(C1)의 최적 값은 5보다 큰 값을 가지며, 파라메터 2(C2)는 0보다 작은 값을 갖는다. 또한 파라메터 3(C3)은 10보다 작은 값을 가지며, 파라메터 4(C4)는 -4와 유사한 범위 내에서의 값을 갖는다. The parameters of the model must be chosen correctly because the accuracy of the epileptic seizure warning is determined by detecting the optimal parameters in the E-I (excited and inhibitory population) model. That is, in the case of an optimal parameter for epileptic seizures, as shown in FIG. 5, an optimal value of parameter 1 (C1) has a value greater than 5, and parameter 2 (C2) has a value less than zero. In addition, parameter 3 (C3) has a value smaller than 10, and parameter 4 (C4) has a value within a range similar to -4.
도 6에서는 간질 발작에 대한 데이터를 기반으로 경보 시점을 정의할 수 있음을 설명한다. 즉 뇌파 신호 또는 뇌파 신호를 평가한 평가 신호가 "Input"에서와 같이 입력되면, 해당 신호를 일정 윈도우별로 구분하고, 구분된 값들은 아래 도표에 도시된 바와 같이 "Ictal Region" 및 "Interictal Region"으로 구분 분류한다. 전체 윈도우에서 24번째 윈도우 이후부터 실질적인 간질 발작이 발생한 것으로 추정될 수 있다. 도시된 데이터를 살펴보면 최초 5번째 윈도우에서 "Ictal Region"에 속하는 신호 검출이 발생된다. 간질 발작 경보 단말기(100)는 뇌파 신호 검출 과정에서 이러한 신호 검출이 발생하면 최초 경보를 알람부(130)를 통하여 출력할 수 있을 것이다. 특히 간질 발작 경보 단말기(100)는 해당 알람을 출력하면서 해당 경보가 초기 경보임을 안내하도록 제공할 수 있다. 그리고 뇌파 신호가 "Ictal Region"에 속하는 값들이 검출되면, 간질 발작 경보 단말기(100)는 추가적인 간질 발작에 대한 경보를 안내함으로써 발작 대비를 환자나 주변인에게 요청할 수 있다. 이 과정에서 간질 발작 정보 단말기(100)는 수집된 뇌파 신호에 대한 카오스 시간 뉴런 E-I 모델을 기반으로 연결 계수들에 대한 최적 파라메터 산정을 수행하고, 해당 최적 파라메터 값들의 변동을 확인하여 간질 발작에 대한 경보 알람을 수행할 수 있다. 특히 본 발명의 간질 발작 경보 단말기(100)는 앞서 설명한 바와 같이 최적 파라메터들 중 적어도 하나가 사전 정의된 일정 범위 값을 벗어나는 경우, 간질 발작 가능성에 대한 경보를 출력하도록 지원할 수 있으며, 전조 현상에 대한 복수의 횟수들 각각에 대하여 일정 단계들을 할당하고, 각 단계별로 서로 다른 경보 발생을 수행하도록 지원할 수 있다.In FIG. 6, an alarm point may be defined based on data on an epileptic seizure. That is, when an EEG signal or an evaluation signal evaluating an EEG signal is input as in "Input", the signal is classified by a certain window, and the divided values are divided into "Ictal Region" and "Interictal Region" as shown in the following table. Classify as classified. It can be assumed that substantial epileptic seizures have occurred since the 24th window in the entire window. Looking at the data shown, signal detection belonging to the "Ictal Region" occurs in the first fifth window. The epileptic
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 간질 발작 경보 단말기의 운용 방법을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a method of operating an epileptic seizure warning terminal according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 간질 발작 경보 단말기 운용 방법은 먼저, 간질 뇌파 데이터(151)를 수집한다. 이 간질 뇌파 데이터(151)는 다양한 간질 환자들의 간질 발작 과정에서 수집될 수 있다. 그러면 시스템 제어부(160)는 S103 단계에서 뇌파 신호 처리를 수행할 수 있다. 특히 시스템 제어부(160)는 수신된 간질 뇌파 데이터(151)에 대한 그레이 박스 분석을 수행하고, 앞서 설명한 카오스 뉴런 기반의 E-I 모델 운용에 따라 연결 계수에 해당하는 파라메터들의 범위를 산출할 수 있다. 다음으로 시스템 제어부(160)는 산출된 파라메터들의 범위에서 LMA를 적용하여 S105 단계에서 최적 파라메터 선택을 수행한다. 즉 간질 발작 경보 단말기(100)는 간질 뇌파 데이터(151)를 토대로 카오스 뉴런 기반의 E-I 모델의 연결 계수 값들의 범위를 산출하고 이를 토대로 최적 파라메터 선택을 수행하여 뇌파에 대한 일반 정상 신호와 간질 발작 신호를 구분할 수 있는 기준점을 마련한다.Referring to FIG. 7, the epilepsy seizure warning terminal operating method of the present invention first collects epilepsy
다음으로 간질 발작 경보 단말기(100)의 프로브 유닛에 해당하는 뇌파 신호 수집부(110)가 환자의 뇌파 신호 검출이 가능한 지점에 착용되어 S107 단계에서 뇌파 신호를 수집하도록 지원한다. 이를 위하여 뇌파 신호 수집부(110)는 앞서 언급한 바와 같이 간질 환자의 뇌파 신호 수집을 용이하게 지원하도록 특정 액세서리 형태로 마련되어 간질 환자의 뇌파 신호 수집이 용이한 지점에 배치될 수 있다.Next, the EEG
착용자의 뇌파 신호 수집이 제공되면, 시스템 제어부(160)는 수집된 뇌파 신호에 대한 E-I 모델 운용을 수행하고, 해당 연결 계수들에 해당하는 파라메터 값들과 사전 정의된 최적 파라메터 값들과 비교를 수행한다.When the EEG signal collection of the wearer is provided, the
이후 시스템 제어부(160)는 S111 단계에서 간질 발작 전조에 해당하는 파라메터 값 발생이 있는지 확인한다. 이 단계에서 시스템 제어부(160)는 수집된 뇌파 신호의 카오스 뉴런 기반의 E-I 모델에서의 파라메터 값들이 사전 정의된 최적 파라메터 값에 해당하는 경우 간질 발작 전조 현상으로 판단하고, S113 단계에서 간질 발작에 대한 알람을 수행하도록 알람부(130)를 제어한다. 이때 시스템 제어부(160)는 간질 발작에 대한 초기 경보, 중기 경보, 발작 경보 등 시계열별로 구분된 신호가 출력되도록 지원할 수 있다.Thereafter, the
한편 시스템 제어부(160)는 S111 단계에서 간질 발작 전조 현상에 해당하는 파라메터 발생이 없는 경우 S115 단계로 분기하여 간질 발작 경보 단말기(100)의 운용 종료를 위한 입력 신호 발생이 있는지 여부를 확인하고, 별도의 종료 입력이 없는 경우 S107 단계 이전으로 분기하여 이하 과정을 재수행하도록 지원할 수 있다.On the other hand, if there is no parameter corresponding to the epileptic seizure precursor phenomenon in step S111, the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 간질 발작 경보 방법 및 이를 지원하는 단말기에 따라 간질 뇌파 데이터로부터 특징점들을 추출하고, 이를 기반으로 측정자의 뇌파 신호를 분석함으로써 정확한 간질 발작을 예측하고 이를 경보할 수 있도록 지원한다.As described above, feature points are extracted from epilepsy EEG data according to an epilepsy seizure warning method and a terminal supporting the seizure, and based on the analysis, the EEG signal of the operator is predicted to predict an accurate epileptic seizure and alarm To help.
이러한 본 발명은 간질 발작의 타입을 구분하고 발작을 멈추게 하는 치료제나 치료법을 개발하여 임상적 활용성을 높일 수 있으며, 이로 인한 사회 경제적 이익 창출이 가능하게 할 수 있다. 또한 본 발명은 간질 발작을 자동으로 조기에 탐지하고 예측할 수 있는 소형화된 시스템으로 제공 가능하기 때문에 해당 시스템 제작 및 판매에 따른 경제, 산업적 발전과 국제 경쟁력을 강화 할 수 있으며, 국민 복지 향상에도 기여 가능하다. 추가로 본 발명의 응용 분야로써 인간의 뇌 분석을 통해 국가 성장 동력인 지능인지 로봇산업, IT산업, 게임엔터테인먼트산업 등에 새로운 패러다임을 제공하여 산업 성장 속도를 가속화 시킬 수 있다. The present invention can increase the clinical utility by distinguishing the type of epileptic seizures and developing a treatment or treatment to stop the seizure, thereby enabling the creation of socioeconomic benefits. In addition, since the present invention can be provided as a miniaturized system that can automatically detect and predict epileptic seizures automatically, economic and industrial development and international competitiveness can be strengthened according to the production and sales of the system, and contributing to the improvement of public welfare. Do. In addition, as an application field of the present invention, a new paradigm can be accelerated by providing a new paradigm such as the intelligent growth robot industry, the IT industry, and the game entertainment industry through human brain analysis.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
100 : 간질 발작 경보 단말기
110 : 뇌파 신호 수집부
120 : 입력부
130 : 알람부
140 : 표시부
150 : 저장부
160 : 시스템 제어부100: epileptic seizure alarm terminal
110: EEG signal collection unit
120: Input unit
130: alarm unit
140: display unit
150:
160: system control unit
Claims (8)
수집된 뇌파 신호에 대한 E-I 모델에서의 파라메터를 산출하여 최적 파라메터 값과 비교하는 과정;
상기 비교 결과에 따라 간질 발작을 예측하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 카오스 뉴런 모델 기반의 간질 발작 경보 방법.Calculating the optimal parameter value for the coupling coefficient while applying the epileptic EEG data to the chaotic neuron-based Excitatory-Inhibitory (EI) model;
Calculating parameters in the EI model for the collected EEG signals and comparing them with optimal parameter values;
Predicting epileptic seizures according to the comparison result;
Epilepsy seizure warning method based on a chaotic neuron model comprising a.
상기 비교 결과 간질 발작에 해당하는 파라메터가 검출되면 사전 정의된 경보를 발생하는 경보 발생 과정;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카오스 뉴런 모델 기반의 간질 발작 경보 방법.The method of claim 1,
An alarm generation process of generating a predefined alarm when a parameter corresponding to an epileptic seizure is detected as a result of the comparison;
Epilepsy seizure warning method based on a chaotic neuron model, further comprising a.
상기 경보 발생 과정은
상기 간질 발작에 해당하는 파라메터들의 검출을 기반으로 복수의 전조 현상들에 대한 각각의 단계별 경보 발생을 수행하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 카오스 뉴런 모델 기반의 간질 발작 경보 방법.3. The method of claim 2,
The alarm generation process
Performing each stage of alarm generation for a plurality of precursor phenomena based on detection of parameters corresponding to the epileptic seizure;
Epilepsy seizure warning method based on a chaotic neuron model comprising a.
상기 산출 과정은
상기 E-I 모델의 파라메터들의 범위 값에 LMA(Levenberg-Marquardt Algorithm)를 적용하여 최적 파라메터를 산출하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 카오스 뉴런 모델 기반의 간질 발작 경보 방법.The method of claim 1,
The calculation process
Calculating an optimal parameter by applying LMA (Levenberg-Marquardt Algorithm) to a range of parameters of the EI model;
Epilepsy seizure warning method based on a chaotic neuron model comprising a.
상기 간질 뇌파 데이터를 카오스 뉴런 기반의 E-I(Excitatory-Inhibitory) 모델에 적용하면서 연결 계수에 대한 최적 파라메터 값 산출을 수행하는 시스템 제어부;
착용자의 뇌파 신호를 수집하는 뇌파신호 수집부;를 포함하고,
상기 시스템 제어부는
상기 수집된 뇌파 신호에 대한 E-I 모델에서의 파라메터를 산출하여 최적 파라메터 값과 비교하고 상기 비교 결과에 따라 간질 발작을 예측하는 것을 특징으로 하는 카오스 뉴런 모델 기반의 간질 발작 경보 지원 단말기.An input unit for receiving interstitial brain wave data;
A system controller which applies the epilepsy brain wave data to a chaotic neuron-based Excitatory-Inhibitory (EI) model and calculates an optimal parameter value for a coupling coefficient;
Includes; EEG signal collection unit for collecting the EEG signal of the wearer,
The system control unit
The epilepsy seizure warning support terminal of the chaotic neuron model, characterized in that for calculating the parameters in the EI model for the collected EEG signal to compare with the optimal parameter value and predict epileptic seizure according to the comparison result.
상기 비교 결과 간질 발작에 해당하는 파라메터가 검출되면 사전 정의된 경보를 발생하는 알람부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카오스 뉴런 모델 기반의 간질 발작 경보 지원 단말기.6. The method of claim 5,
An alarm unit for generating a predefined alarm when a parameter corresponding to an epileptic seizure is detected as a result of the comparison;
Epilepsy seizure warning support terminal based on the chaotic neuron model, further comprising a.
상기 알람부는
상기 간질 발작에 해당하는 파라메터들의 검출을 기반으로 복수의 전조 현상들에 대한 각각의 단계별 경보 발생을 수행하는 것을 특징으로 하는 카오스 뉴런 모델 기반의 간질 발작 경보 지원 단말기.The method according to claim 6,
The alarm unit
An epilepsy seizure warning support terminal based on a chaotic neuron model, characterized in that for generating alarms for each stage based on detection of parameters corresponding to the epileptic seizure.
상기 시스템 제어부는
상기 최적 파라메터 산출을 위하여 상기 E-I 모델의 파라메터들의 범위 값에 LMA(Levenberg-Marquardt Algorithm)를 적용하여 최적 파라메터를 산출하는 것을 특징으로 하는 카오스 뉴런 모델 기반의 간질 발작 경보 지원 단말기.6. The method of claim 5,
The system control unit
An apparatus for supporting epileptic seizure warning based on a chaotic neuron model, wherein the optimal parameter is calculated by applying LMA (Levenberg-Marquardt Algorithm) to a range of parameters of the EI model to calculate the optimal parameter.
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