Araştırma Makalesi

Elektroensefalografi (EEG) sinyallerinin güç spektral yoğunlukları kullanılarak gelişimsel koordinasyon bozukluğunun derin öğrenme modeli ile otomatik tespiti

Cilt: 40 Sayı: 1 16 Ağustos 2024
PDF İndir
EN TR

Elektroensefalografi (EEG) sinyallerinin güç spektral yoğunlukları kullanılarak gelişimsel koordinasyon bozukluğunun derin öğrenme modeli ile otomatik tespiti

Öz

Gelişimsel koordinasyon bozukluğu, günlük aktivite ve akademik performansı önemli ölçüde engelleyen motor ve koordinasyon becerilerinin gelişiminde belirgin bir bozulma ile karakterize nöro-gelişimsel bir hastalıktır. Tıbbi müdahale için erken tanı çok önemlidir. Hastalığın doğru teşhisi kapsamlı testler ve uzun vadeli gözlemler gerektirir. Bu testler ve gözlemler zaman alıcı, pahalı, eksik, yanlış ve sübjektif olabilir. EEG sinyalleri, erken tanıda kullanılan beyin aktivitesini izlemek için kullanılan bir yöntemdir. EEG invaziv olmaması, bulgulara dayalı olması, daha az maliyetli olması ve kısa sürede sonuç alabilmesi gibi avantajları nedeniyle hastalıkların tanısında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada EEG sinyallerinden çocuklarda gelişimsel koordinasyon bozukluğunun tespitinde uzmanlara destek olmak amacıyla EEG tabanlı bir derin öğrenme modeli sunulmaktadır. Veriseti 16 gelişimsel koordinasyon bozukluğu olmayan ve 16 gelişimsel koordinasyon bozukluğu olan çocuktan kaydedilen EEG sinyallerinden oluşmaktadır. Öncelikle periodogram, welch ve multitaper spektral analiz yöntemleri kullanılarak EEG sinyallerinin 1-49 hertz arasındaki frekanslarının güç spektral yoğunluk değerleri ayrı ayrı hesaplanmıştır. Üç farklı spektral analiz yöntemlerinin her biri için 49 özellik vektörü çıkarılmıştır. Daha sonra, çıkarılan öznitelik vektörleri kullanılarak destek vektör makinesi (SVM), rastgele orman (RF), k-en yakın komşu (kNN) ve uzun-kısa süreli bellek (LSTM) algoritmalarının performansları karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonrasında welch spektral analizi ile LSTM derin öğrenme algoritmasını bütünleştiren model, deneyler sonucunda en yüksek performansı göstermiştir. Önerilen derin öğrenme modeli, %97,20 doğruluk, 0,984 duyarlılık, 0.959 özgüllük, 0,962 kesinlik, 0,973 f1-skoru ve 0,944 Matthews korelasyon katsayısı (MCC) değerleri ile umut verici bir performans elde etmiştir. Çalışma EEG sinyallerini analiz ederek otomatik gelişimsel koordinasyon bozukluğunun efektif tanısında derin öğrenme modelinin kullanıldığı nadir bir girişimdir ve geleneksel makine öğrenmesi algoritmalarına göre derin öğrenme algoritmalarının üstünlüğüne dair kanıt sağlamaktadır.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

  1. American Psychiatric Association, Diagnostic and statistical manual of mental disorders (DSM, 5th edn.). Arlington, VA: American Psychiatric Association, 2013.
  2. Lingam, R., Hunt, L., Golding, J., Jongmans, M., Emond, A., Prevalence of developmental coordination disorder using the DSM-IV at 7 years of age: A UK population–based study. Pediatrics, 123(4), e693-e700, 2009.
  3. Kirby, A., Williams, N., Thomas, M., Hill, E. L., Self-reported mood, general health, wellbeing and employment status in adults with suspected DCD. Research in Developmental Disabilities, 34(4), 1357-1364. 2013.
  4. Sumner, E., Hutton, S. B., Kuhn, G., Hill, E. L., Oculomotor atypicalities in developmental coordination disorder. Developmental Science, 21(1), e12501, 2018.
  5. Draghi, T. T. G., Cavalcante Neto, J. L., Rohr, L. A., Jelsma, L. D., Tudella, E., Symptoms of anxiety and depression in children with developmental coordination disorder: a systematic review. Jornal de pediatria, 96, 08-19, 2020.
  6. Izadi-Najafabadi, S., Ryan, N., Ghafooripoor, G., Gill, K., Zwicker, J. G., Participation of children with developmental coordination disorder. Research in developmental disabilities, 84, 75-84, 2019.
  7. Brons, A., de Schipper, A., Mironcika, S., Toussaint, H., Schouten, B., Bakkes, S., Kröse, B., Assessing children’s fine motor skills with sensor-augmented toys: machine learning approach. Journal of Medical Internet Research, 23(4), e24237, 2021.
  8. Baxter, P., Distinguishing ataxia from developmental coordination disorder. Developmental Medicine & Child Neurology, 62(1), 11-11, 2020.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Erken Görünüm Tarihi

1 Temmuz 2024

Yayımlanma Tarihi

16 Ağustos 2024

Gönderilme Tarihi

26 Nisan 2022

Kabul Tarihi

23 Mart 2024

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2025 Cilt: 40 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA
Göker, H. (2024). Elektroensefalografi (EEG) sinyallerinin güç spektral yoğunlukları kullanılarak gelişimsel koordinasyon bozukluğunun derin öğrenme modeli ile otomatik tespiti. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 40(1), 401-412. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1109475
AMA
1.Göker H. Elektroensefalografi (EEG) sinyallerinin güç spektral yoğunlukları kullanılarak gelişimsel koordinasyon bozukluğunun derin öğrenme modeli ile otomatik tespiti. GUMMFD. 2024;40(1):401-412. doi:10.17341/gazimmfd.1109475
Chicago
Göker, Hanife. 2024. “Elektroensefalografi (EEG) sinyallerinin güç spektral yoğunlukları kullanılarak gelişimsel koordinasyon bozukluğunun derin öğrenme modeli ile otomatik tespiti”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 40 (1): 401-12. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1109475.
EndNote
Göker H (01 Ağustos 2024) Elektroensefalografi (EEG) sinyallerinin güç spektral yoğunlukları kullanılarak gelişimsel koordinasyon bozukluğunun derin öğrenme modeli ile otomatik tespiti. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 40 1 401–412.
IEEE
[1]H. Göker, “Elektroensefalografi (EEG) sinyallerinin güç spektral yoğunlukları kullanılarak gelişimsel koordinasyon bozukluğunun derin öğrenme modeli ile otomatik tespiti”, GUMMFD, c. 40, sy 1, ss. 401–412, Ağu. 2024, doi: 10.17341/gazimmfd.1109475.
ISNAD
Göker, Hanife. “Elektroensefalografi (EEG) sinyallerinin güç spektral yoğunlukları kullanılarak gelişimsel koordinasyon bozukluğunun derin öğrenme modeli ile otomatik tespiti”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 40/1 (01 Ağustos 2024): 401-412. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1109475.
JAMA
1.Göker H. Elektroensefalografi (EEG) sinyallerinin güç spektral yoğunlukları kullanılarak gelişimsel koordinasyon bozukluğunun derin öğrenme modeli ile otomatik tespiti. GUMMFD. 2024;40:401–412.
MLA
Göker, Hanife. “Elektroensefalografi (EEG) sinyallerinin güç spektral yoğunlukları kullanılarak gelişimsel koordinasyon bozukluğunun derin öğrenme modeli ile otomatik tespiti”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 40, sy 1, Ağustos 2024, ss. 401-12, doi:10.17341/gazimmfd.1109475.
Vancouver
1.Hanife Göker. Elektroensefalografi (EEG) sinyallerinin güç spektral yoğunlukları kullanılarak gelişimsel koordinasyon bozukluğunun derin öğrenme modeli ile otomatik tespiti. GUMMFD. 01 Ağustos 2024;40(1):401-12. doi:10.17341/gazimmfd.1109475