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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Estimativa dos pontos de sístole e diástole para identificação de hipertensão a partir de sinais de fotopletismografia
???metadata.dc.creator???: Oliveira, Hygo Sousa de 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Souto, Eduardo James Pereira
???metadata.dc.contributor.referee1???: Giusti, Rafael
???metadata.dc.contributor.referee2???: Carvalho, Moisés Gomes de
???metadata.dc.description.resumo???: As doenças cardiovasculares têm sido uma das principais causas de mortalidade e comorbidade dos últimos anos. O principal fator de risco para o desenvolvimento de doenças cardiovasculares é a hipertensão, caracterizada pela elevação da pressão sanguínea arterial (ABP – Arterial Blood Pressure), definida pelos movimentos cardíacos sistólico e diastólico. O seu diagnóstico pode ser obtido por meio de monitoramento contínuo, o qual está relacionado a métodos invasivos e não invasivos. A maneira mais precisa (padrão ouro) para se obter a ABP advém da técnica de canulação, uma forma incômoda e invasiva, submetendo o indivíduo a uma perfuração arterial. Em contrapartida, a pressão sanguínea pode ser obtida pela técnica não invasiva de Fotopletismografia (PPG – Photoplethysmography). Esse sinal é obtido pelo processo de reflexão ou refração da luz, com a vantagem de permitir o monitoramento contínuo da pressão sanguínea fora de ambiente hospitalar e ser implementado em dispositivos vestíveis de baixo custo. Embora exista correlação nas formas de onda entre os sinais PPG e ABP, ambos se diferenciam pelos seus valores de escala, proporcionando uma relação não linear desses sinais. No entanto, essa correlação permite que, a partir do sinal PPG seja possível realizar a estimativa da pressão sanguínea por meio de algoritmos que encontrem correlações não lineares entre esses dois sinais. O método proposto, denominado Modelo Neural da Pressão Sanguínea (MoNePS), tem como objetivo realizar a estimativa da sístole e diástole a partir do sinal PPG e avaliar as suas predições conforme o estado da pressão sanguínea por um determinado período. Portanto, com as estimativas de sístole e diástole obtidas, o problema é tratado como uma tarefa de classificação binária considerando as classes Normotenso e Hipertenso. Além disso, este trabalho também investiga o desempenho do método em classificar diferentes tipos de pressão sanguínea (Normotenso, Pré-hipertenso, Hipertenso de grau 1, Hipertenso de grau 2). Para isso, MoNePS consiste em uma rede neural convolucional com blocos de dilatação para obter escalabilidade na extração das características do PPG e correlacionar os valores correspondentes à pressão sanguínea de uma determinada janela temporal. A avaliação do método proposto foi realizada usando dados da base de dados pública MIMIC-III. Os resultados experimentais mostram que o método proposto consegue atingir resultados comparáveis a modelos mais complexos com menor número de parâmetros. Com o método proposto, foi possível obter um erro médio absoluto para sístole e diástole de 5.02mmHg e 3.11mmHg, respectivamente. Além disso, os resultados preditos submetidos à classificação de múltiplas classes retornaram valores de F1-Score de até 94% para classe Normotenso. Quando submetido a classificação binária, o modelo apresentou respectivos 94% e 80% para as classes de Hipertenso e Normotenso.
Abstract: Cardiovascular diseases have been among the main causes of mortality and comorbidity in recent years. The main risk factor for the development of cardiovascular diseases is hypertension, characterized by the elevation of Arterial Blood Pressure (ABP), defined by systolic and diastolic heart movements. The diagnosis can be obtained through continuous monitoring by invasive and non-invasive methods. The most accurate way (gold standard) to obtain ABP comes from the cannulation technique, an uncomfortable and invasive way, subjecting the individual to an arterial perforation. On the other hand, blood pressure can be obtained by the non-invasive technique of Photoplethysmography (PPG). This signal is obtained by the process of reflection or refraction of light, with the advantage of allowing continuous monitoring of blood pressure outside the hospital environment and being implemented in low-cost wearable devices. Although there is a correlation in the waveforms among the PPG and ABP signals, both differ by their scale values providing a non-linear relationship of these signals. However, this correlation makes it possible to estimate blood pressure from the PPG signal using algorithms that find non-linear correlations between these two signals. The proposed Neural Model of Blood Pressure (MoNePS) method aims to estimate systole and diastole from the PPG signal and evaluate its predictions according to the state of blood pressure. Therefore, with the systole and diastole estimates obtained, the problem is treated as a binary classification task considering the Normotensive and Hypertensive classes. In addition, this work also investigates the performance of the method in classifying different types of blood pressure (Normotensive, Prehypertensive, Grade 1 Hypertensive, Grade 2 Hypertensive). For this, MoNePS consists of a convolutional neural network with dilatation blocks to obtain scalability in extracting PPG features and correlating the values corresponding to blood pressure in a given time window. The evaluation of the proposed method was performed using data from the public database MIMIC-III. The experimental results show that the proposed method can achieve results comparable to more complex models with fewer parameters. With the proposed method, it was possible to obtain a mean absolute error for systole and diastole of 5.02mmHg and 3.11mmHg, respectively. Furthermore, predicted outcomes subjected to multiple-class classification returned F1- Score values of up to 94% for Normotensive class. When submitted to binary classification, the model presented respective 94% and 80% for the classes of Hypertensive and Normotensive.
???metadata.dc.subject.cnpq???: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: CIENCIA DA COMPUTACAO
???metadata.dc.subject.user???: Fotopletismografia, Pressão Sanguínea Arterial, Hipertensão, Convolução Dilatada, Monitoramento Contínuo
Photoplethysmograph, Arterial Blood Pressure, Dilated Convolution, Hypertension, Continuous Monitoring
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Amazonas
???metadata.dc.publisher.initials???: UFAM
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Computação
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-graduação em Informática
Citation: OLIVEIRA, Hygo Sousa de. Estimativa dos pontos de sístole e diástole para identificação de hipertensão a partir de sinais de fotopletismografia. 2022. 67 f. Dissertação (Mestrado em Informática) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2022.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
???metadata.dc.rights.uri???: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/9119
Issue Date: 22-Aug-2022
Appears in Collections:Mestrado em Informática

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