Campus Salvador Dissertações
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metadata.dc.type: Dissertação
Título: Modelo para detecção de arritmias cardíacas baseado em coeficientes de predição linear e rede neural convolucional 1D
metadata.dc.creator: Lima, Jaimilton dos Santos
metadata.dc.contributor.advisor1: Silva, Fabrício Gerônimo Simões
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Araújo, José Mário
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Fabrício Gerônimo Simões da
metadata.dc.contributor.referee2: Araújo, José Mário
metadata.dc.contributor.referee3: Simas Filho, Eduardo Furtado de
metadata.dc.contributor.referee4: Lima, Antonio Cézar de Castro
metadata.dc.contributor.referee5: Santos, Eduardo Telmo Fonseca
metadata.dc.description.resumo: Nas últimas décadas, os problemas de saúde decorrentes de doenças cardíacas têm se tornado as maiores causas de mortes no mundo. Ao considerar a taxa de mortalidade e a grande quantidade de pessoas que sofre de doenças cardíacas, torna-se bastante relevante a necessidade de um diagnóstico precoce. Com o intuito de dar uma contribuição no diagnóstico, é proposto o desenvolvimento de um sistema computacional de detecção e classificação dos batimentos cardíacos de alguns tipos de arritmias. Para alcançar esse objetivo, a proposta foi desenvolvida em dois momentos. Primeiro, foi desenvolvido e implementado um algoritmo para estimar a frequência cardíaca dos sinais de ECG utilizando o algoritmo de Coeficiente Predição Linear (LPC). Nessa etapa, foi obtida acurácia acima de 98% na estimação da frequência cardíaca. No segundo momento, foi escolhida uma arquitetura da rede CNN capaz de aprender as características dinâmicas dos batimentos cardíacos gerados pelo algoritmo LPC e as características morfológicas do sinal de ECG. Para treinar a rede, foram utilizados sinais de ECG obtidos da base de dados do Massachusetts Institute of Technology (MIT-BIH Banco de Dados de Arritmias) com 2480 sinais e do PhysioNet/Computing in Cardiology Challenge 2017 com 3720 sinais. Para ampliar o acervo de dados, foi aplicada uma t ́ecnica de aumento de dados (Data Augmentation). Após a fase de treinamento, os resultados foram de 93,35% para acurácia, 93,12% e 93,08% para precisão e recall, respectivamente, para os dados do MIT-BIH. E para os dados do Physionet, o modelo alcan ̧cou 99,87% tanto para a acurácia quanto para precisão e recall, respectivamente. Os resultados do modelo de classificação quando combina as informações obtidas pela combinação do LPC e da Rede Neural Convolucional Unidimensional são bastante expressivos quando comparados com outras técnicas divulgadas na comunidade científica.
Resumo: In recent decades, health problems resulting from heart disease have become the biggest causes of death in the world. When considering the mortality rate and the large number of people suffering from heart disease, the need for an early diagnosis becomes quite relevant. In order to contribute to the diagnosis, it is proposed the development of a computational system of detection and classification of heartbeats for some types of arrhythmias. To achieve this objective, the proposal was developed in two stages. First, an algorithm was developed and implemented to estimate heart rate from ECG signals using the Linear Prediction Coefficient (LPC) algorithm. At this stage, accuracy above 98% was obtained in estimating heart rate. In the second moment, a CNN network architecture capable of learning the dynamic characteristics of the heartbeats generated by the LPC algorithm and the morphological characteristics of the ECG signal was chosen. To train the network, ECG signals obtained from the database of the Massachusetts Institute of Technology (MIT-BIH Database of Arrhythmias) with 2480 signals and from PhysioNet/Computing in Cardiology Challenge 2017 with 3720 signals were used. To expand the data collection, a data augmentation technique was applied. After the training phase, the results were 93.35% for accuracy, 93.12% and 93.08% for accuracy and recall, respectively, for the MIT-BIH data. And for the Physionet data, the model reached 99.87% for both accuracy, precision and recall, respectively. The results of the classification model when combining the information obtained by combining the LPC and the Unidimensional Convolutional Neural Network are quite expressive when compared with other techniques published in the scientific community.
Palavras-chave: Batimentos cardíacos
Coeficientes - Predição linear(LPC)
Rede neural - Convolucional (CNN) 1D
Eletrocardiograma (ECG)
Heartbeat
Linear prediction - Coefficients (LPC)
Convolutional neural - Network (CNN) 1D
Electrocardiogram (ECG)
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Editor: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia
metadata.dc.publisher.initials: IFBA
metadata.dc.publisher.department: Programa de Pós-Graduação em Engenharia De Sistemas e Produtos (PPGESP)
metadata.dc.publisher.program: Mestrado Profissional em Engenharia de Sistemas e Produtos (PPGESP)
Citação: LIMA, Jaimilton dos Santos. Modelo para detecção de arritmias cardíacas baseados em coeficientes de predição linear e rede neural convolucional 1D. Dissertação (Mestrado Profissional em Engenharia de Sistemas e Produtos) – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia, Salvador, 2022.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/
URI: https://repositorio.ifba.edu.br/jspui/handle/123456789/357
Data do documento: 26-Out-2022
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