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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Detecção do complexo QRS em eletrocardiogramas com 12 derivações utilizando redes neurais convolucionais
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Costa, Marly Guimarães Fernandes
First advisor-co: Costa Filho, Cicero Ferreira Fernandes
???metadata.dc.contributor.referee1???: Carvalho, Celso Barbosa
???metadata.dc.contributor.referee2???: Pereira, José Raimundo Gomes
???metadata.dc.description.resumo???: As doenças cardiovasculares (CDVs) são as principais causas de mortes no mundo. De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS) cerca de 17,9 milhões de pessoas morreram de CDVs em 2019, sendo a maior ocorrência em países de baixa e média renda. As CDVs têm consequências econômicas significativas que afetam indivíduos, sistemas de saúde e a sociedade. A detecção precoce é a principal forma de prevenção. O Eletrocardiograma (ECG) é a técnica amplamente utilizada para detecção de CDVs. Ele representa a atividade elétrica do coração, este possui várias ondas sendo a mais proeminente o complexo QRS. Os sinais do ECG são captados em várias regiões do corpo, sendo o ECG de 12 derivações comumente utilizado nas práticas clinicas. O uso de técnicas de aprendizado de máquina e, nos últimos tempos o aprendizado profundo, tem sido foco de muitas pesquisas com o fim de detecção do complexo QRS. Entretanto a pesquisa em base de dados literárias evidenciou a carência desses estudos aplicados individualmente às 12 derivações do ECG. Neste estudo, propõe-se avançar na detecção do complexo QRS em todas as 12 derivações do ECG. Para tal, usamos o banco de dados público, o INCART, no qual realizamos um processo de rotulagem dos intervalos QRS de todos os sinais disponibilizados no referido banco. A metodologia investiga três arquiteturas de redes neurais convolucionais (CNN1, 2 e 3) com diferentes tamanhos de campos receptíveis. A arquitetura que apresentou melhor desempenho médio das 12 derivações foi a CNN2, com uma precisão de 76,44%, recall de 99,90% e F1-score de 86,50%. Os valores de precisão e F1-score foram afetados pelo fato do modelo ter apresentado falsos positivos. Estes foram minimizados por um passo adicional de pós-processamento. Com o pós-processamento, as métricas de desempenho passaram a ser: precisão de 99,98%, recall de 99,90% e F1-score de 99,94%, superando o modelo de CNN apresentado por Xiang et. al. (2018) na mesma base de dados.
Abstract: Cardiovascular diseases (CVDs) are the leading cause of death in the world. According to the World Health Organization (WHO) about 17.9 million people died from CVDs in 2019, with the highest occurrence in low- and middle-income countries. CVDs have significant economic consequences that affect individuals, healthcare systems, and society. Early detection is the main form of prevention. The Electrocardiogram (ECG) is the widely used technique for detecting CVDs. It represents the heart’s electrical activity, and has several waves, the most prominent of which is the QRS complex. The ECG signals are captured in various regions of the body, and the 12-lead ECG is commonly used in clinical practice. The use of machine learning techniques, and in recent times deep machine learning, has been the focus of much research in order to detect the QRS complex. However, a literature database search evidenced the lack of such studies applied individually to the 12 leads of the ECG. In this study, we propose to advance the detection of the QRS complex in all 12 ECG leads. To this end, we use the public dataset, INCART, in which we label the QRS intervals of all the signals available in this dataset. The methodology investigates three convolutional neural network architectures (CNN1, 2 and 3) with different sizes of receptive fields. The architecture that showed the best average performance for the 12 leads-ECG was CNN2, with an accuracy of 76.44%, recall of 99.90%, and F1-score of 86.50%. The accuracy and recall values were affected by the model’s false positives. These were minimized by an additional post-processing step. With this post-processing, the performance metrics became: accuracy 99,98%, recall de 99,90% and F1-score, outperforming the CNN model presented by Xiang et. al. (2018) on the same dataset.
???metadata.dc.subject.cnpq???: ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICA
???metadata.dc.subject.user???: Eletrocardiograma
ECG
Complexo QRS
Detecção
12 derivações
Redes Neurais Convolucionais.
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Amazonas
???metadata.dc.publisher.initials???: UFAM
???metadata.dc.publisher.department???: Faculdade de Tecnologia
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Citation: SILVA, Mateus de Paula da. Detecção do complexo QRS em eletrocardiogramas com 12 derivações utilizando redes neurais convolucionais. 2023. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2023.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/9516
Issue Date: 19-May-2023
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Elétrica

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