Detecção e classificação de arritmias cardíacas utilizando técnicas de aprendizado de máquina
Natália Nagata. Detecção e classificação de arritmias cardíacas utilizando técnicas de aprendizado de máquina. Electrical Engineering, University of São Paulo, 2021 (in portuguese)
Abstract
Este relatório final tem como propósito apresentar o estudo de métodos computadorizados aplicados ao problema de detecção e classificação de arritmias cardíacas por meio da análise do sinal de eletrocardiograma (ECG). Ele se inicia com os objetivos e o cronograma do plano de pesquisa e um resumo do relatório parcial para a comparação das atividades previstas e realizadas no período coberto. Um resumo contendo uma breve explicação de cada atividade realizada é apresentado. Em seguida, as atividades são detalhadas, iniciando-se com as descrições do sistema cardiovascular e do sinal de ECG para o entendimento dos elementos que compõem esse sinal. Também são descritos os bancos de dados disponíveis para o problema de classificação de arritmias e são estudadas as etapas de preparação do sinal para a classificação. Além disso, é realizada uma revisão bibliográfica sobre os diferentes tipos de sinais usados como entrada das redes neurais e sobre os diferentes tipos de classificadores empregados. Redes perceptron multicamada (multilayer perceptron – MLP), redes convolucionais (convolutional neural networks – CNN), redes recorrentes (recurrent neural network – RNN) e análise de discriminantes lineares (linear discriminant analysis – LDA) são desenvolvidas para o problema proposto e as simulações realizadas são descritas. Por fim, os resultados são comparados com os da literatura. O relatório termina com as conclusões do projeto. Cabe observar que os conceitos fundamentais de redes MLP, de redes CNN, de redes RNN, da técnica de LDA, o problema da detecção de arritmias em uma classificação binária e o efeito das entradas na rede neural MLP foram organizados em apêndices. A partir dos resultados desse projeto, um artigo foi aceito no Simpósio Internacional de Iniciação Científica e Tecnológica da USP e dois outros artigos foram submetidos, um para o Simpósio Brasileiro de Telecomunicações e Processamento de Sinais e outro para a Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência. Esses artigos encontram-se anexos ao relatório.