Araştırma Makalesi

ESTIMATION OF PAIN THRESHOLD FROM EEG SIGNALS OF SUBJECTS IN PHYSICAL THERAPY USING LONG-SHORT-TERM MEMORY DEEP LEARNING MODEL

Cilt: 26 Sayı: 2 31 Ağustos 2021
PDF İndir
EN TR

ESTIMATION OF PAIN THRESHOLD FROM EEG SIGNALS OF SUBJECTS IN PHYSICAL THERAPY USING LONG-SHORT-TERM MEMORY DEEP LEARNING MODEL

Öz

Pain is a natural stimulation to protect the whole body. An overreaction to pain can damage the tissues. Therefore, it is important to know the angle at which pain is felt when routinely measuring joint range of motion during the first examination. Detection of pain with the change in characteristics of electroencephalogram signals at the moments when pain occurs is the novelty of this study. The characteristics of the signal with power band changes were obtained by frequency analysis of the electroencephalogram signals. Pain was detected by classifying these characteristics with the Long Short Term Memory deep learning model. Validation of the model was performed with records obtained from 43 volunteer subjects with a 14-channel wireless Emotive brand electroencephalogram device. 96.1% success in binary classification as with pain or without pain and 89.6% success in multi-class classification as with high pain, low pain and without pain was achieved. This success is a quality that can support specialists in diagnosis and treatment by determining the threshold where pain occurs during the first physical therapy examination from the electroencephalogram signals.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

  1. Camfferman, D., Moseley, G. L., Gertz, K., Pettet, M. W., Jensen, M. P. (2017) Waking EEG cortical markers of chronic pain and sleepiness, Pain Medicine, 18(10), 1921-1931. doi:10.1093/pm/pnw294
  2. Cao Z, Lai K.L., Lin C.T., Chuang C.H., Chou C.C., Wang S.J. (2018) Exploring the complexity of resting state EEG before migraine attacks, Cephalalgia, 38 (7): 1296-1306. doi:10.1177/0333102417733953
  3. Cao, T., Liu, D., Wang, Q., Tao, L., Sun, J. (2020) Frequency-Domain EEG Analysis for Sudden Pain Perception, IEEE International Conference on Artificial Intelligence and Information Systems, Dalian, China , 434-440. doi:10.1109/ICAIIS49377.2020.9194928
  4. Chen, Z., Zhang, Q., Tong, A. P. S., Manders, T. R., Wang, J. (2017) Deciphering neuronal population codes for acute thermal pain, Journal of neural engineering, 14(3), 036023. doi:10.1088/1741-2552/aa644d
  5. Das, P. and Babadi, B. (2020) Multitaper spectral analysis of neuronal spiking activity driven by latent stationary processes, Signal Processing, 170, 107429. doi:10.1016/j.sigpro.2019.107429
  6. Emotiv, E. P. O. C. (2014). Brain-Computer Interface and scientific contextual EEG. EMOTIV EPOC and testbench specifications,” EMOTIV Systems. Available at: http://emotiv.com/files/Emotiv-EPOC-Product-Sheet-2014.pdf. [Access:18-Tem 2020].
  7. Ertam, F. (2019) An effective gender recognition approach using voice data via deeper LSTM networks. Applied Acoustics, 156, 351-358. doi:10.1016/j.apacoust.2019.07.033
  8. Gross, J., Schnitzler, A., Timmermann, L., Ploner, M. (2007) Gamma oscillations in human primary somatosensory cortex reflect pain perception, PLoS Biol, 5(5), e133. doi:10.1371/journal.pbio.0050133

Ayrıntılar

Birincil Dil

İngilizce

Konular

Elektrik Mühendisliği

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

31 Ağustos 2021

Gönderilme Tarihi

19 Şubat 2021

Kabul Tarihi

28 Haziran 2021

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2021 Cilt: 26 Sayı: 2

Kaynak Göster

APA
Güneç, K., Kasım, Ö., Tosun, M., & Büyükköroğlu, E. (2021). ESTIMATION OF PAIN THRESHOLD FROM EEG SIGNALS OF SUBJECTS IN PHYSICAL THERAPY USING LONG-SHORT-TERM MEMORY DEEP LEARNING MODEL. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 26(2), 447-460. https://doi.org/10.17482/uumfd.883100
AMA
1.Güneç K, Kasım Ö, Tosun M, Büyükköroğlu E. ESTIMATION OF PAIN THRESHOLD FROM EEG SIGNALS OF SUBJECTS IN PHYSICAL THERAPY USING LONG-SHORT-TERM MEMORY DEEP LEARNING MODEL. UUJFE. 2021;26(2):447-460. doi:10.17482/uumfd.883100
Chicago
Güneç, Kutay, Ömer Kasım, Mustafa Tosun, ve Emine Büyükköroğlu. 2021. “ESTIMATION OF PAIN THRESHOLD FROM EEG SIGNALS OF SUBJECTS IN PHYSICAL THERAPY USING LONG-SHORT-TERM MEMORY DEEP LEARNING MODEL”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 26 (2): 447-60. https://doi.org/10.17482/uumfd.883100.
EndNote
Güneç K, Kasım Ö, Tosun M, Büyükköroğlu E (01 Ağustos 2021) ESTIMATION OF PAIN THRESHOLD FROM EEG SIGNALS OF SUBJECTS IN PHYSICAL THERAPY USING LONG-SHORT-TERM MEMORY DEEP LEARNING MODEL. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 26 2 447–460.
IEEE
[1]K. Güneç, Ö. Kasım, M. Tosun, ve E. Büyükköroğlu, “ESTIMATION OF PAIN THRESHOLD FROM EEG SIGNALS OF SUBJECTS IN PHYSICAL THERAPY USING LONG-SHORT-TERM MEMORY DEEP LEARNING MODEL”, UUJFE, c. 26, sy 2, ss. 447–460, Ağu. 2021, doi: 10.17482/uumfd.883100.
ISNAD
Güneç, Kutay - Kasım, Ömer - Tosun, Mustafa - Büyükköroğlu, Emine. “ESTIMATION OF PAIN THRESHOLD FROM EEG SIGNALS OF SUBJECTS IN PHYSICAL THERAPY USING LONG-SHORT-TERM MEMORY DEEP LEARNING MODEL”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 26/2 (01 Ağustos 2021): 447-460. https://doi.org/10.17482/uumfd.883100.
JAMA
1.Güneç K, Kasım Ö, Tosun M, Büyükköroğlu E. ESTIMATION OF PAIN THRESHOLD FROM EEG SIGNALS OF SUBJECTS IN PHYSICAL THERAPY USING LONG-SHORT-TERM MEMORY DEEP LEARNING MODEL. UUJFE. 2021;26:447–460.
MLA
Güneç, Kutay, vd. “ESTIMATION OF PAIN THRESHOLD FROM EEG SIGNALS OF SUBJECTS IN PHYSICAL THERAPY USING LONG-SHORT-TERM MEMORY DEEP LEARNING MODEL”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, c. 26, sy 2, Ağustos 2021, ss. 447-60, doi:10.17482/uumfd.883100.
Vancouver
1.Kutay Güneç, Ömer Kasım, Mustafa Tosun, Emine Büyükköroğlu. ESTIMATION OF PAIN THRESHOLD FROM EEG SIGNALS OF SUBJECTS IN PHYSICAL THERAPY USING LONG-SHORT-TERM MEMORY DEEP LEARNING MODEL. UUJFE. 01 Ağustos 2021;26(2):447-60. doi:10.17482/uumfd.883100

Cited By

DUYURU:

30.03.2021- Nisan 2021 (26/1) sayımızdan itibaren TR-Dizin yeni kuralları gereği, dergimizde basılacak makalelerde, ilk gönderim aşamasında Telif Hakkı Formu yanısıra, Çıkar Çatışması Bildirim Formu ve Yazar Katkısı Bildirim Formu da tüm yazarlarca imzalanarak gönderilmelidir. Yayınlanacak makalelerde de makale metni içinde "Çıkar Çatışması" ve "Yazar Katkısı" bölümleri yer alacaktır. İlk gönderim aşamasında doldurulması gereken yeni formlara "Yazım Kuralları" ve "Makale Gönderim Süreci" sayfalarımızdan ulaşılabilir. (Değerlendirme süreci bu tarihten önce tamamlanıp basımı bekleyen makalelerin yanısıra değerlendirme süreci devam eden makaleler için, yazarlar tarafından ilgili formlar doldurularak sisteme yüklenmelidir).  Makale şablonları da, bu değişiklik doğrultusunda güncellenmiştir. Tüm yazarlarımıza önemle duyurulur.

Bursa Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Dekanlığı, Görükle Kampüsü, Nilüfer, 16059 Bursa. Tel: (224) 294 1907, Faks: (224) 294 1903, e-posta: mmfd@uludag.edu.tr