
Predictions of tDCS treatment response in PTSD patients using EEG based classification
숙명여자대학교 인공지능공학부 동서연 교수
연구 논문 개요
배경 및 목표
연구 방법 및 결과
성과 및 활용 가능성
참고 문헌 및 출처
논문 요약
연구 논문 기본 정보
논문 제목 : Predictions of tDCS treatment response in PTSD patients using EEG based classification
한글제목 : EEG 기반 분류를 활용한 PTSD 환자의 tDCS 치료 반응 예측
출간일 및 저널 정보 : 2022년 6월 29일, Frontiers in Psychiatry
저자 : Sangha Kim, Chaeyeon Yang, Suh-Yeon Dong, Seung-Hwan Lee
연구 논문 요약
외상 후 스트레스 장애(PTSD)는 심각한 정신 건강 문제로, 증상을 완화하기 위한 효과적인 치료법이 필요함. 경두개 직류자극(tDCS)은 안전하고 비침습적인 기술로, 신경 기능을 조절하고 증상을 완화할 가능성이 높은 치료법으로 주목받고 있음. 그러나 환자 개인의 생리적 차이에 따른 치료 효과의 변동성 때문에, 치료 효과를 사전에 예측할 수 있는 도구 개발이 요구됨.
본 연구는 뇌파검사(EEG) 데이터를 활용하여 tDCS 치료 효과를 예측하는 기계 학습 모델을 개발하고 검증함. 48명의 PTSD 환자 데이터를 분석하여 반응자(responders)와 비반응자(non-responders)를 구분하고, 치료 효과를 예측할 수 있는 주요 EEG 채널과 주파수 대역을 도출함. 특히, 전두엽(F3, F4)과 중앙선(Cz, FC2)의 EEG 특성이 예측에 중요한 역할을 함을 확인함.
실험 결과, tDCS 치료 후 반응자 그룹에서는 EEG의 베타 주파수 대역에서 전력 스펙트럼 밀도(PSD)가 감소한 반면, 비반응자 그룹에서는 증가가 나타남. 기계 학습 모델(SVM)은 EEG 데이터를 기반으로 치료 반응을 93%의 높은 정확도로 예측함. 이는 EEG 데이터를 활용한 개인 맞춤형 치료 설계 가능성을 시사함.
본 연구는 tDCS 치료 반응성을 예측할 수 있는 기계 학습 기반의 새로운 프레임워크를 제시함으로써 PTSD 환자의 치료 계획을 최적화하고 시간과 비용을 절감할 수 있는 방안을 제공함. 또한, EEG를 활용한 이 접근법은 PTSD 이외의 신경정신과적 장애 치료에도 적용 가능성을 열었음.
연구는 향후 다양한 인구 집단과 추가 데이터 검증을 통해 본 모델의 성능을 강화함으로써, 맞춤형 신경 조절 기술 발전과 더 넓은 임상 적용을 기대함.
논문 초록
Transcranial direct current stimulation (tDCS) is an emerging therapeutic tool for treating posttraumatic stress disorder (PTSD). Prior studies have shown that tDCS responses are highly individualized, thus necessitating the individualized optimization of treatment configurations. To date, an effective tool for predicting tDCS treatment outcomes in patients with PTSD has not yet been proposed. Therefore, we aimed to build and validate a tool for predicting tDCS treatment outcomes in patients with PTSD. Forty-eight patients with PTSD received 20 min of 2 mA tDCS stimulation in position of the anode over the F3 and cathode over the F4 region. Non-responders were defined as those with less than 50% improvement after reviewing clinical symptoms based on the Clinician-Administered DSM-5 PTSD Scale (before and after stimulation). Resting-state electroencephalograms were recorded for 3 min before and after stimulation. We extracted power spectral densities (PSDs) for five frequency bands. A support vector machine (SVM) model was used to predict responders and non-responders using PSDs obtained before stimulation. We investigated statistical differences in PSDs before and after stimulation and found statistically significant differences in the F8 channel in the theta band (p = 0.01). The SVM model had an area under the ROC curve (AUC) of 0.93 for predicting responders and non-responders using PSDs. To our knowledge, this study provides the first empirical evidence that PSDs can be useful biomarkers for predicting the tDCS treatment response, and that a machine learning model can provide robust prediction performance. Machine learning models based on PSDs can be useful for informing treatment decisions in tDCS treatment for patients with PTSD.
한국어 번역
연구 논문 개요
연구 논문 기본 정보
연구 논문 요약
논문 초록
© 2024 – D.circle
Privacy Policy
Cookies
Terms & Conditions
상호명: 주식회사 디써클 (Dcircle Inc.) / 사업장 소재지: 서울특별시 종로구 창경궁로 35길 38 (혜화동, 킹고 스타트업 스페이스) 사업자등록번호 458-87-03380 전화번호 010-6312-6417 이메일 info@rndcircle.io 대표 장재우,이윤구 개인정보 보호책임자 박준영 호스팅서비스 아마존 웹 서비스 (AWS)