Multimodal wearable EEG, EMG and accelerometry measurements improve the accuracy of tonic-clonic seizure detection

可穿戴计算机 脑电图 补品(生理学) 加速度计 物理医学与康复 肌电图 计算机科学 语音识别 心理学 医学 人工智能 神经科学 嵌入式系统 操作系统
作者
Jingwei Zhang,Lauren Swinnen,Christos Chatzichristos,Victoria Broux,Renée Proost,Katrien Jansen,Benno Mahler,Nicolas Zabler,Nino Epitashvilli,Matthias Dümpelmann,Andreas Schulze‐Bonhage,Elisabeth Schriewer,Ummahan Ermis,Stefan Wolking,Florian Linke,Yvonne Weber,Mkael Symmonds,Arjune Sen,Andrea Biondi,Mark P. Richardson
出处
期刊:Physiological Measurement [IOP Publishing]
卷期号:45 (6): 065005-065005 被引量:13
标识
DOI:10.1088/1361-6579/ad4e94
摘要

Objective. This paper aims to investigate the possibility of detecting tonic-clonic seizures (TCSs) with behind-the-ear, two-channel wearable electroencephalography (EEG), and to evaluate its added value to non-EEG modalities in TCS detection.Methods. We included 27 participants with a total of 44 TCSs from the European multicenter study SeizeIT2. The wearable Sensor Dot (Byteflies) was used to measure behind-the-ear EEG, electromyography (EMG), electrocardiography, accelerometry (ACC) and gyroscope. We evaluated automatic unimodal detection of TCSs, using sensitivity, precision, false positive rate (FPR) and F1-score. Subsequently, we fused the different modalities and again assessed performance. Algorithm-labeled segments were then provided to two experts, who annotated true positive TCSs, and discarded false positives.Results. Wearable EEG outperformed the other single modalities with a sensitivity of 100% and a FPR of 10.3/24 h. The combination of wearable EEG and EMG proved most clinically useful, delivering a sensitivity of 97.7%, an FPR of 0.4/24 h, a precision of 43%, and an F1-score of 59.7%. The highest overall performance was achieved through the fusion of wearable EEG, EMG, and ACC, yielding a sensitivity of 90.9%, an FPR of 0.1/24 h, a precision of 75.5%, and an F1-score of 82.5%.Conclusions. In TCS detection with a wearable device, combining EEG with EMG, ACC or both resulted in a remarkable reduction of FPR, while retaining a high sensitivity.Significance. Adding wearable EEG could further improve TCS detection, relative to extracerebral-based systems.
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