AI 可预测癫痫发作,改变患者生活

by 英伟达中国

我十几岁时被诊断为患有癫痫。为防止癫痫发作,我每天根据处方服用巴比妥酸盐,导致昏昏欲睡,难以集中精神。而且,我的头痛甚至比起初我去看神经科医生时还要严重。

幸运的是,我被证实是误诊,摆脱了令人讨厌的药物。但全球 5 千万癫痫患者就没那么幸运了。

大部分患者无从知道摧残人的癫痫何时会发作。正如我所经历的一样,患者每天服用药物可能会出现不舒服甚至是危险的副作用,对生活质量造成严重影响。

比如,癫痫病人往往禁止开车。许多国家以及美国的所有州均要求患者证明自己在一段时间内没有癫痫发作,然后才允许驾车。

德国德累斯顿大学 (University of Dresden) 神经学家、研究员 Christian Meisel 博士说:“我们无法预测患者何时发作,这实际上限制了癫痫病人的生活。”

Meisel 认为他可以借助 GPU 和深度学习来改变这种状态。

病发警报系统

Meisel 希望可以为癫痫患者开发一款病发警报系统,为治疗癫痫疾病开辟新的可能。

Meisel 说,比如,病人可能只需在出现癫痫发作风险时才服用药物。或者利用电波刺激大脑的手段来防止癫痫发作。对于大约 30% 的癫痫患者,药物不起作用。

Meisel 表示:“如果我们能够提醒病人,‘接下来的几个小时里,你的癫痫发作几率较高’,将有助于患者安排他们的生活。”

To help people with epilepsy. researchers used patients' EEG readings to train a deep learning model to predict seizures.研究人员利用患者的脑电图读数训练深度学习模型,以预测癫痫的发作。

预测是可行的

为了预测癫痫发作,Meisel 将其有关癫痫发生机理的医学理论与深度学习模型相结合,可以检测出癫痫发作时大脑电波活动的变化情况。通过让患者头戴脑电图仪器来提取大脑的活动数据,仪器的电极直接置于大脑表面。

Meisel 在参与数据科学竞赛平台 Kaggle 举办的预测癫痫发作比赛时首次尝试了这一方法,当时他是美国国立卫生研究院的一名博士后研究人员。Meisel 在现在的岗位上继续此项研究,借助 NVIDIA TITAN X GPU 进行训练和推理。

两次实验中,他的算法能够准确预测癫痫发作的分数是 0.8 — 比抛硬币预测的分数 0.5 要高 — 但没有达到完美预测分数 1。

Meisel 说:“这个分数说明的是,预测或估计癫痫发作是可能的。”“这与人们的认识形成鲜明的对比。”

巨大转变

癫痫仅是 Meisel 实现更大目标的起步阶段,Meisel 的目标是了解大脑在健康与疾病状态之间通常都非常迅速的变化情况。

Meisel 解释说:“从神经精神病(抑郁症、精神分裂症)到神经系统(多发性硬化症)再到自身免疫以及其他如败血症等疾病,症状升级都非常迅速。

如今,医生有两种选择:开具处方药让这些或类似病症的患者持续服用,或者只当病情严重时才进行治疗。

Meisel 说:“这两种治疗方法都不理想。我们需要做得比这更好。”