Applying Data Mining Classification Techniques and Ensemble Learning to Identify Epileptic Pediatric

Thumbnail Image

Date

2020

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Imam Abdulrahman Bin Faisal University

Abstract

Epilepsy is the second most common neurological disease after Alzheimer’s. It is a disorder of the brain that causes recurrent seizures. The Effects of epilepsy in children are serious, as it causes a slower rate of development and a failure to improve certain skills. Seizures are the most common symptom of epilepsy. In the medical field, specialists record brain activity using an electroencephalogram (EEG) to observe epileptic seizures. The detection of these seizures is performed by specialists, but the results might not be accurate and depends on the specialist’s experience; therefore, automated detection of epileptic pediatric seizures might be the optimal solution. This research study investigates the detection of epileptic seizures by applying supervised machine learning techniques, the techniques applied on the patients with 7 years old and less from CHB-MIT scalp EEG database of epileptic pediatric signals. In addition, the EEG data were analyzed to clean it of artifacts and extract useful features to classify them as an epileptic or non-epileptic seizure, which was conducted via MATLAB. A decision tree, logistic regression, linear discernment, support vector machine, k-nearest neighbor, naïve Bayes, and ensemble learning methods were applied to the classification process. The results demonstrated the outperformance on existing studies by achieving 100% for all parameters for the Ensemble learning model. The SVM model achieved good performance with 98.3% for sensitivity, 97.7% for specificity, and 98% for accuracy. The results of the LD and LR models reveal the lowest performance: the sensitivity at 66.9%–68.9%, specificity at 73.5%-77.1% and accuracy at 70.2%-73%.

Description

.. يعد مرض الصرع ثاني أكثر أمراض الدماغ انتشارا بعد الزهايمر، وهو عبارة عن عدم انتظام إشارات الدماغ مما يسبب نوبات تشنج صرعية، تأثير الصرع على الأطفال خطير جدا، حيث أنه يسبب بطئ في عملية تطور النمو و فشل في تطوير بعض المهارات. العرض الشائع في الصرع هو التشنجات و يتم طبيا تسجيل نشاط الدماغ عن طريق تقنية الفالوجرام (EEG) لملاحظة التشجنات الصرعية، تحديد التشنج الصرعي من التشنج السليم يتم عن طريق الطبيب المختص، لكن هذه العملية قد تعطي نتائج غير دقيقة لانها تعتمد على الخبرة، لذلك تحديد نوبات التشنج اوتوماتيكيا هو الحل الأمثل لهذه المشكلة. في هذه الدراسة، تم تقديم طريقة اكتشاف النوبات الصرعية عند الأطفال من خلال تطبيق تقنيات التعلم الآلي الموجهه، تم استخدام التقنيات على قاعدة البيانات CHB-MIT Scalp EEG التي تحتوي على إشارات صرعيه و غير صرعيه للأطفال ، و تم تحليل الإشارات عن طريق برنامج MATLAB و تم تنقيتها من الإشارات الزائدة و من ثم استخراج السمات المفيدة منها لتصنيفها إلى إشارات صرعيه و غير صرعية. تم تطبيق 7 خوارزميات لعملية التصنيف و هي : Decision tree, Logistic Regression, Linear Discernment, Support Vector Machine, K- Nearest Neighbor, Naïve Bayesو Ensemble learning ، بعد مقارنه النتائج مع الدراسات الحالية أظهرت الخوارزميه Ensemble learning تفوقا في الأداء حيث بلغ 100% بجميع معايير مقياس الأداء المستخدمة في هذه الدراسة و هي الحساسية و النوعية و الأداء، خوارزمية SVM حصلت على نسبة أداء ممتازة حيث بلغت 98.3% بحسب مقياس الحساسية و 97.7% على حسب مقياس النوعيه و 98%على حسب مقياس الأداء. الخوارزميه LD و الخوارزميه LR أظهرت أقل أداء بين الخوارزميات المستخدمة حيث بلغت 66.9% و 68.9% لمقياس الحساسيه و 73.5% و 77.1% لمقياس النوعية و 70.2% و 73% لمقياس الأداء على التوالي

Keywords

Epilepsy, epileptic peditric, machine learning, data mining, identify epilepsy

Citation

Endorsement

Review

Supplemented By

Referenced By

Copyright owned by the Saudi Digital Library (SDL) © 2025