CHƯƠNG 1 CƠ SỞ VÀ TỔNG QUAN
1.5. Cơ sở dữ liệu EEG sử dụng trong luận án
1.5.1. Đo đạc và thu thập dữ liệu
Luận án sử dụng dữ liệu điện não đồ của các bệnh nhân được chẩn đoán lâm sàng bị bệnh động kinh. Dữ liệu này được đo sử dụng hệ thống theo tiêu chuẩn quốc tế10–20gồm19điện cực (kênh) được gắn cố định trên mũ như biểu diễn trên hình 1.7. Ngoài 19điện cực này, hệ thống thống đo theo tiêu chuẩn quốc tế 10–20còn có các điện cực bên ngoài được sử dụng để đo nhiễu mắt, nhiễu cơ và tín hiệu điện tim đồ. Hai điện cực bên ngoài được gắn ở phía trên và phía dưới mí mắt để đo nhiễu mắt (vị trí 22,23trên hình 1.8) và hai điện cực được gắn cằm để đo nhiễu cơ (vị trí30,31
trên hình 1.9). Hai điện cực bên ngoài được sử dụng để đo tín hiệu điện tim đồ được gắn trên mạch chủ trên hai cổ tay của bệnh nhân. Nối 2 điểm gốc mũi và điểm chẩm
(a) Điện cực gắn cố định trên mũ (b) Điện cực bên ngoài mũ điện cực
Hình 1.7. Các điện cực [117].
Hình 1.8. Vị trí các điện cực (22, 23) để đo nhiễu mắt [117].
Hình 1.9. Vị trí các điện cực (30, 31) để đo nhiễu cơ [117].
với nhau ta có đường dọc giữa (đường trung bình). Đường trung bình sẽ gồm có các điện cực là Fz, Cz, Pz. Để đo tín hiệu EEG của các bệnh nhân, mũ điện cực được đội
lên đầu các bệnh nhân sao cho đường trung bình của mũ (đường nối hai điểm là gốc mũi và điểm chẩm) trùng với đường trung bình của đầu bệnh nhân được đo và vị trí các điện cực dọc theo đường trung bình mũ đặt đúng vị trí. Mũ được kéo xuống tai và tóc ẩn sau tai của các bệnh nhân được gạt gọn sao cho không làm ảnh hưởng đến các điện cực. Sau khi các bệnh nhân đội mũ, trước khi đo cần kiểm tra lại xem các điện cực đặt dọc theo đường trung bình mũ đã ở vị trí đúng chưa, sau đó gắn dây an toàn để cố định mũ. Các bệnh nhân được yêu cầu gội đầu sạch để đảm bảo các điện cực tiếp xúc tốt và không được uống bất kỳ thuốc gì, chất kích thích và đồ uống có đường
8tiếng trước khi đo. Trong quá trình đo các bệnh nhân được ngồi trên ghế và ở trạng thái nghỉ ngơi, thư giãn.
1.5.2. Tiền xử lý dữ liệu EEG
Dữ liệu điện não của các bệnh nhân bị động kinh được ghi sử dụng phần mềm ProFusionEEG ver 4.1 và được lưu dưới dạng các file có đuôi “*.eeg”. Vị trí của các gai động kinh được đánh dấu bởi một bác sĩ có nhiều kinh nghiệm của Bệnh viện Nhi trung ương. Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu EEG có các gai động kinh luận án sử dụng được thực hiện như sau [117]:
Bước 1: Sử dụng phần mềm ProFusion để mở các bản ghi điện não của từng bệnh nhân. Bác sĩ quan sát và đánh dấu các thời điểm và các kênh có gai động kinh.
Bước 2: Chuyển đổi dữ liệu điện não đồ từ định dạng “*.eeg” sang định dạng cơ sở dữ liệu của Matlab là các file “.mat”.
Bước 3: Lọc nhiễu sử dụng bộ lọc thông thấp có tần số cắt là 70Hz , bộ lọc thông cao có tần số cắt0.5Hzvà bộ lọc chặn dải Notch có tần số cắt là50Hz.
Bước 4: Xác định vị trí các gai trong matlab (các file “.mat”) dựa vào vị trí gai trong tín hiệu điện não liên tục (các file “.eeg”).
Bước 5: Dựa vào vị trí các gai vừa xác định trong Matlab, thực hiện cắt gai trong Matlab.
Bước 6: Tổng hợp cơ sở dữ liệu của từng bệnh nhân, sau đó lưu vào một cơ sở dữ liệu sử dụng cấu trúc struct trong Matlab. Dữ liệu của từng bệnh nhân được lưu gồm các trường sau: tên (name); giới tính (gender); thời gian đo (total-duration); dữ liệu điện não (EEG-signal); vị trí các gai (indices); vị trí kênh (channel-number) ứng với vị trí gai trong trường indices; tổng số gai động kinh (total-number-spikes).
1.5.3. Cơ sở dữ liệu EEG
Cơ sở dữ liệu EEG của các bệnh nhân được chuẩn đoán lâm sàng bị động kinh sử dụng trong luận án được trình bày chi tiết trong Bảng 1.1. Dữ liệu EEG được ghi bằng hệ thống đo theo chuẩn đo quốc tế10–20, gồm19kênh dữ liệu, tốc độ lấy mẫu là256 Hz. Hệ thống ghi EEG có kèm theo một máy ghi video có thể đồng thời theo dõi chuyển động của bệnh nhân, tạo điều kiện thuận lợi cho các bác sĩ thần kinh phân biệt nhiễu trong quá trình đánh giá, đánh dấu vị trí các gai động kinh. Thời gian ghi dữ liệu EEG thay đổi đối với mỗi bản ghi của các bệnh nhân, từ 6 phút tới 28phút. Độ tuổi của các bệnh nhân nằm trong dải từ4tuổi đến72tuổi. Bệnh nhân16được đo trong2khoảng thời gian là16avà16b. Tổng số lượng gai động kinh của17bệnh nhân trong tập dữ liệu luận án sử dụng là1442 gai. Số lượng gai động kinh của các bệnh nhân phân bố không đều. Bệnh nhân9có số gai động kinh ít nhất (1gai) và bệnh nhân
2 có số lượng gai động kinh nhiều nhất (635 gai). Do dữ liệu điện não hiển thị trên phần mềm đo Profusion đã được lọc nhiễu điện lưới có tần số50Hz, loại bỏ các thành phần tần số lớn hơn 70Hz (do dữ liệu điện não có tần số dưới 70Hz) và thành phần tần số không phải tín hiệu điện não có tần số <0.5Hz, thành phần này thường làm tín hiệu bị kéo lên hay bị dịch nền. Tín hiệu EEG thu được trong thực tế gồm nhiều loại nhiễu. Do đó, luận án sử dụng3 bộ lọc là bộ lọc thông thấp, thông cao (sử dụng bộ lọc Butterworth có tần số cắt lần lượt là70Hz và0.5Hz) và bộ lọc thông dải (bộ lọc Notch có tần số cắt là50Hz) để loại nhiễu số này làm tín hiệu có xu hướng bị kéo lên hay bị dịch nền. Do tính trễ của bộ lọc do mà các mẫu đầu tiên sẽ được lọc nhiễu chưa tốt và chứa nhiều nhiễu do đó luận án loại bỏ đoạn dữ liệu đầu tiên (cụ thể, với tập dữ liệu hiện tại, luận án loại bỏ 1000 mẫu dữ liệu đầu tiên). Quá trình lọc nhiễu của bước tiền xử lý không loại bỏ bất cứ gai động kinh nào trong tập dữ liệu luận án sử dụng. Các gai động kinh trong dữ liệu EEG của các bệnh nhân bị động kinh luận án sử dụng được đánh dấu bởi một bác sĩ có nhiều kinh nghiệm của Bệnh viện Nhi trung ương.