| 講演名 | 2021-07-05 自己注意機構によるてんかん放電脳波の検出 福森 航輔(東京農工大), 吉田 登(順天堂大), 菅野 秀宣(順天堂大), 中島 円(順天堂大), 田中 聡久(東京農工大), |
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| 抄録(和) | てんかんの診断では，患者の脳波（EEG）に発生するてんかん性突発波と呼ばれる異常波形が重要なバイオマーカとなる．最近の研究では，てんかん性突発波を自動的に検出するために，信号処理とパターンマッチングによる候補波形の検出と，機械学習に基づく分類を組み合わせた2段階の方法が有効であることが示されている．しかし，このような2段階の処理を用いると，全体の検出性能は第1段階の検出性能に依存する．本稿では，候補波形を検出する処理をせずに，脳波のセグメントから直接検出するend-to-endのモデルを提案する．このモデルは，自己注意機構をリカレントニューラルネットワーク（RNN）に導入することによって，セグメント内の突発波の位置を明示的に強調できる．比較実験では，てんかん患者の脳波と専門家によるラベルを用いて構築したデータセットを用いて評価した．その結果，脳波分類に適用可能な最新の学習モデル（LightGBM および EEGNet）と比較して，提案モデルは高い性能（平均正解率 90.2％）を達成した．この結果は，自己注意機構が，脳波におけるてんかん性突発波の自動検出に有効であることを示唆している． |
| 抄録(英) | Automated identification of epileptiform discharges for the diagnosis of epilepsy can mitigate the burden of the exhaustive manual search in electroencephalogram (EEG). Recent studies have indicated that a two-step method that consists of detection of candidate waveforms with signal processing and pattern matching followed by machine learning-based classification is effective. However, the overall performance depends on the detector of candidates. This paper thus considers a scenario without candidate waveforms, that is, we propose a recurrent neural network (RNN)-based self-attention model that can be fitted from the EEG segments generated without detecting spike candidates. In comparison with the state-of-the-art machine learning models which can be applied for EEG classification (LightGBM and EEGNet), the proposed model achieved higher performance (average accuracy: 90.2%). This result strongly suggests that the self-attention mechanism is suitable to an automated identification of the epileptiform discharge in the EEG. |
| キーワード(和) | てんかん / てんかん性放電 / ニューラルネットワーク / 脳波 (EEG) |
| キーワード(英) | epilepsy / epileptiform discharge / neural networks / electroencephalogram (EEG) |
| 資料番号 | CAS2021-3,VLD2021-3,SIP2021-13,MSS2021-3 |
| 発行日 | 2021-06-28 (CAS, VLD, SIP, MSS) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SIP / CAS / VLD / MSS |
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| 開催期間 | 2021/7/5(から2日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催 |
| 開催地（英） | Online |
| テーマ（和） | システムと信号処理および一般 |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 坂東 幸浩(NTT) / 佐藤 弘樹(ソニーLSIデザイン) / 小林 和淑(京都工繊大) / 尾崎 敦夫(阪工大) |
| 委員長氏名（英） | Yukihiro Bandou(NTT) / Hiroki Sato(Sony LSI Design) / Kazutoshi Kobayashi(Kyoto Inst. of Tech.) / Atsuo Ozaki(Osaka Inst. of Tech.) |
| 副委員長氏名（和） | 田中 聡久(東京農工大) / 仲地 孝之(琉球大学) / 前田 義信(新潟大) / 池田 奈美子(NTT) / 山口 真悟(山口大) |
| 副委員長氏名（英） | Toshihisa Tanaka(Tokyo Univ. Agri.&Tech.) / Takayuki Nakachi(Ryukyu Univ.) / Yoshinobu Maeda(Niigata Univ.) / Minako Ikeda(NTT) / Shingo Yamaguchi(Yamaguchi Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 杉本 憲治郎(Xiaomi) / 渡辺 修(拓殖大) / 田中 雄一(東京農工大) / 下田 真二(ソニーLSIデザイン) / 伊藤 尚(富山高専) / 兼本 大輔(大阪大学) / 宮村 信(NEC) / 小林 孝一(北大) / 劉 健全(NEC) |
| 幹事氏名（英） | Kenjiro Sugimoto(Xiaomi) / Osamu Watanabe(Takushoku Univ.) / Yuichi Tanaka(Tokyo Univ. Agri.&Tech.) / Shinji Shimoda(Sony LSI Design) / Nao Ito(NIT, Toyama college) / Daisuke Kanemoto(Osaka Univ.) / Makoto Miyamura(NEC) / Koichi Kobayashi(Hokkaido Univ.) / Jianquan Liui(NEC) |
| 幹事補佐氏名（和） | 吉田 太一(電通大) / 京地 清介(北九州市立大) / 山口 基(テクノプロ) / 中村 洋平(日立) / 佐藤 隆英(山梨大) / 相原 康敏(村田製作所) / / 白井 匡人(島根大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Taichi Yoshida(UEC) / Seisuke Kyochi(Univ. of Kitakyushu) / Motoi Yamaguchi(TECHNOPRO) / Yohei Nakamura(Hitachi) / Takahide Sato(Univ. of Yamanashi) / Yasutoshi Aibara(Murata Manufacturing) / / Masato Shirai(Shimane Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Signal Processing / Technical Committee on Circuits and Systems / Technical Committee on VLSI Design Technologies / Technical Committee on Mathematical Systems Science and its Applications |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 自己注意機構によるてんかん放電脳波の検出 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Epileptic Spike Detection from Electroencephalogram with Self-Attention Mechanism |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | てんかん / epilepsy |
| キーワード(2)（和/英） | てんかん性放電 / epileptiform discharge |
| キーワード(3)（和/英） | ニューラルネットワーク / neural networks |
| キーワード(4)（和/英） | 脳波 (EEG) / electroencephalogram (EEG) |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 福森 航輔 / Kosuke Fukumori |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東京農工大学(略称：東京農工大) Tokyo University of Agriculture and Technology(略称：TUAT) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 吉田 登 / Noboru Yoshida |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 順天堂大学(略称：順天堂大) Juntendo University Nerima Hospital(略称：Juntendo Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 菅野 秀宣 / Hidenori Sugano |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 順天堂大学(略称：順天堂大) Juntendo University(略称：Juntendo Univ.) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 中島 円 / Madoka Nakajima |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 順天堂大学(略称：順天堂大) Juntendo University(略称：Juntendo Univ.) |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 田中 聡久 / Toshihisa Tanaka |
| 第 5 著者 所属（和/英） | 東京農工大学(略称：東京農工大) Tokyo University of Agriculture and Technology(略称：TUAT) |
| 発表年月日 | 2021-07-05 |
| 資料番号 | CAS2021-3,VLD2021-3,SIP2021-13,MSS2021-3 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | CAS-89,VLD-90,SIP-91,MSS-92 |
| ページ範囲 | pp.11-15(CAS), pp.11-15(VLD), pp.11-15(SIP), pp.11-15(MSS), |
| ページ数 | 5 |
| 発行日 | 2021-06-28 (CAS, VLD, SIP, MSS) |