技術簡介 |
本團隊在腦波乾式電極、無線腦波擷取裝置研發上已具備多年研究成果,根據偏頭痛相關研究顯示大腦腦區與頭痛周期有對應活化現象,本團隊過去在偏頭痛研究上發現頭痛前期(pre-ictal)在前額(Fpz)的delta band有顯著下降現象,本團隊亦計算腦波模糊亂度(Inherent fuzzy entropy)指標,找出頭痛發作前之生理指標,因此本團隊根據此發現結合AI人工智慧學習技術,運用穿戴式腦機介面系統於開發智慧型偏頭痛預警系統建置,此研究成果已刊登於2020 IEEE Transactions on Fuzzy Systems期刊(IF=8.759, Rank: 10/265, Top: 3.77%,引用數:32),並獲Web of Science, Journal Citation Report (JCR)選為2020 「被高度引用的論文」。
本智慧型偏頭痛預警系統架構主要分成三個部分: 第一部分為offline模式進行初步GUI介面開發,使用本團隊過去收錄偏頭痛患者腦波資料進行驗證。第二部分為real-time模式,使用者須戴上無線腦機介面接收裝置,將其所接收之腦波訊號透過藍芽傳至PC端透過數位濾波、傅立葉轉換等方法運算顯示於PC端GUI介面上供受測者了解頭痛落在哪個週期,根據螢幕燈號(紅綠)顯示使用者是否需服用止痛藥物來預防。第三部分為未來規劃,將接合深度學習提升系統預測準確率,並透過預測結果搭配本團隊開發電刺激進行輔助治療。整體系統流程如技術圖片所示。
資料分析: 在EEG訊號處理方面,訊號前處理以有限脈衝濾波器進行1-50 Hz帶通濾波去除環境雜訊,根據頭痛周期將EEG資料進行分類,接著透過傅立葉轉換得知頻譜功率強度在Delta(1至4 Hz),θ(4至7 Hz),alpha(8至12 Hz)和β(13至30 Hz)頻段內取平均值。基於絕對功率,我們進一步分析了各週期間的功率變化。我們選擇枕葉(O1、Oz、O2)與前額葉(Fpz)作為分析的主要訊號,並計算腦波模糊亂度(Inherent fuzzy entropy),找出頭痛發作前之生理指標,結合人工智慧機械學習運算開發智慧型偏頭痛預警偵測演算法。 |