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图-时空卷积神经网络在脑卒中患者运动意图识别中的应用

Application of Graph Spatio-Temporal Convolutional Neural Network in Motor Intention Recognition of Stroke Patients

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资源类型:

收录情况: ◇ 统计源期刊 ◇ CSCD-C

机构: [1]上海交通大学医学院附属同仁医院 [2]上海交通大学医学院源申康复研究院 [3]上海交通大学国家语言与健康研究中心
出处:
ISSN:

关键词: 脑卒中 运动功能障碍 脑电图 运动意图识别 深度学习 图-时空卷积神经网络

摘要:
目的 探讨图-时空卷积神经网络(G-STCNN)在脑卒中患者运动意图识别中的解码精度和模型性能。方法 融合图卷积与时空卷积模块,构建能够同时感知脑电信号局部拓扑结构与全局空间-时间动态特征的G-STCNN模型。选择首都医科大学宣武医院提供的“中风患者脑电图数据集”公共数据库50例急性缺血性脑卒中(CIS)患者的2 000条脑电图(EEG)数据集进行验证。采用混淆矩阵实验比较深度卷积神经网络、紧凑型卷积神经网络、浅层卷积神经网络、G-STCNN 4种深度学习模型的解码精度[正确率(ACC)、阳性预测值(PPV)、灵敏度(Sens.)与Kappa系数];采用消融实验评估去除图卷积模块(模块2)与去除时空卷积模块(模块3)后的G-STCNN模型性能。结果 (1)混淆矩阵:深度卷积神经网络模型的左手与右手的分类准确率分别为57.44%和50.89%;误分类率分别为42.56%和43.56%。紧凑型卷积神经网络模型的左手与右手的分类准确率分别为57.56%和54.78%;误分类率分别为42.44%和39.67%。浅层卷积神经网络模型的左手与右手的分类准确率分别为56.56%和49.56%;误分类率分别为43.44%和44.89%。G-STCNN模型的左手与右手的分类准确率分别为73.55%和76.33%;误分类率分别为26.45%和23.67%。G-STCNN其对角线数值最大且颜色最深;而非对角数值最小且颜色最浅。(2)解码精度:与深度卷积神经网络、紧凑型卷积神经网络和浅层卷积神经网络比较,G-STCNN的ACC、PPV、Sens.和Kappa系数均明显更高,差异具有统计学意义(P(0.05)。(3)模型性能:G-STCNN左手、右手的特征点在二维空间中形成清晰的聚集与明显的边界。去除图卷积模块2后,左手、右手特征点分布明显混杂,聚类边界模糊;去除时空卷积模块3后,左手、右手特征点表现出高程度重叠,类间距离减小。结论 G-STCNN模型运动想象任务解码精度更高,可为脑卒中患者分层干预提供数据支持。

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第一作者:
第一作者机构: [1]上海交通大学医学院附属同仁医院
通讯作者:
通讯机构: [1]上海交通大学医学院附属同仁医院 [2]上海交通大学医学院源申康复研究院 [3]上海交通大学国家语言与健康研究中心
推荐引用方式(GB/T 7714):

资源点击量:28994 今日访问量:0 总访问量:1619 更新日期:2025-10-01 建议使用谷歌、火狐浏览器 常见问题

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