Investigation of automatic spindle detection in sleep EEG signals contaminated with noise and artifact sources

工件(错误) 脑电图 计算机科学 人工智能 模式识别(心理学) 睡眠纺锤 噪音(视频) 睡眠阶段 稳健性(进化) 语音识别 计算机视觉 多导睡眠图 非快速眼动睡眠 眼球运动 心理学 图像(数学) 精神科 化学 生物化学 基因
作者
Ahmed S. Eltrass,Noha H. Ghanem
出处
期刊:Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing [Springer Science+Business Media]
卷期号:14 (9): 12725-12746 被引量:7
标识
DOI:10.1007/s12652-022-04202-3
摘要

Abstract Electroencephalography (EEG) serves as the gold standard for noninvasive diagnosis of different types of sleep disorders such as sleep apnea, insomnia, narcolepsy, restless leg syndrome, and parasomnias. In this study, a novel automated cascade filter is introduced as a preprocessing tool for suppressing all noise and artifact interferences from sleep EEG signals before detecting sleep spindles. The multi-stage filter employs the Multi-Kernel Normalized Least Mean Square with Coherence-based Sparsification (MKNLMS-CS) algorithm in the first step to remove all artifact interferences while applying the 1-D patch-based Non-Local Means (NLM) algorithm in the subsequent step to remove all noise components. Three state-of-the-art automated spindle detection algorithms, namely Mc-Sleep, Spinky, and Spindler, are examined in EEG signals contaminated with noise and artifact components individually and concurrently. The spindle detection performance is investigated with real EEG data taken from the well-known DREAMS database, and the experimental results demonstrate the importance of the proposed multi-stage filter in enhancing the performance of spindle detection using the three spindle detection algorithms. This elucidates the robustness of the suggested multi-stage filter in providing high-resolution sleep EEG data from noisy EEG recordings. Also, experimental results reveal that Spinky algorithm outperforms Mc-Sleep and Spindler methods in detecting spindles for filtered EEG signals using several evaluation metrics, including accuracy (94.8% versus 92.0% and 94.6%), precision (53.4% versus 36.4% and 47.5%), specificity (97.3% versus 93.9% and 96.1%) and F1-score (58.2% versus 41.3% and 50.9%), respectively. This shows that combining the proposed multi-stage filter with Spinky algorithm outperforms the other two methods in detecting spindles in EEG signals, and it represents an efficient automated spindle detection system that achieves high diagnosis performance in terms of accuracy (94.8%), specificity (97.3%), and F1-score (58.2%).
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
烂漫飞绿的应助被luo采纳,获得10
1秒前
负责身影发布了新的文献求助10
1秒前
不会游泳完成签到,获得积分10
1秒前
菜鸡一枚发布了新的文献求助10
1秒前
Hx发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
鱼山完成签到,获得积分10
2秒前
科研通AI6.4的应助被消了采纳,获得10
2秒前
supshuo的应助被flying蝈蝈采纳,获得10
3秒前
东东东发布了新的文献求助10
4秒前
Mila完成签到,获得积分10
4秒前
Li完成签到,获得积分10
4秒前
kk发布了新的文献求助10
4秒前
wydkyd完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
阿也完成签到 ,获得积分10
5秒前
勤恳的远锋完成签到,获得积分10
5秒前
甜甜的小虾米完成签到,获得积分10
6秒前
小K发布了新的文献求助10
6秒前
Blank完成签到,获得积分10
6秒前
HesperLxy发布了新的文献求助10
6秒前
zest发布了新的文献求助10
6秒前
smy发布了新的文献求助50
7秒前
昵称有敏感词的应助被诚心瑛采纳,获得10
7秒前
超超完成签到,获得积分10
7秒前
YZP发布了新的文献求助10
8秒前
tyx发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
菜鸡一枚完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
怕孤独的小虾米完成签到,获得积分10
10秒前
zy发布了新的文献求助10
10秒前
dqlm发布了新的文献求助10
11秒前
shunshunlili发布了新的文献求助10
11秒前
orixero的应助被蕊蕊采纳,获得10
11秒前
12秒前
kira的应助被俏皮冰露采纳,获得10
12秒前
迷人书蝶发布了新的文献求助10
12秒前
无端发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Ecotourism 400
Comprehensive Heterocyclic Chemistry IV 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8060928
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9485330
关于积分的说明 21330887
捐赠科研通 7629494
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3395780
关于科研通互助平台的介绍 2526650
邀请新用户注册赠送积分活动 2434341