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dc.contributor.advisorPrior, Cesar Augusto
dc.creatorWeirich Junior, Nelson Roberto
dc.date.accessioned2022-07-06T19:53:23Z
dc.date.available2022-07-06T19:53:23Z
dc.date.issued2022-02-17
dc.date.submitted2022
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/25247
dc.descriptionTrabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia de Computação, RS, 2022.por
dc.description.abstractSleep apnea is a sleep disorder characterized by partial or total obstruction of airflow in the respiratory tract. This leads to reduced blood oxygenation, inducing awakening. In the long term, it leads the person to develop other diseases that affect their health and social well-being. However, the diagnostic process is known and performed through the polysomnography, where bioelectrical and physiological signals are collected from the patient during a night’s sleep. Analysing bioelectrical signals is a complex task that involves signal processing; currently, however, there are computational tools in the field of artificial intelligence that aim to assist such analysis. In view of this, this research aimed to study a new technique for predicting sleep apnea, through the processing of only electroencephalogram (EEG) signals. To achieve this goal, EEG signals from the open access polysomnography database were used from the University Hospital St. Vincent, University of Dublin. This database is composed of polysomnography exam notes from 25 participants – 21 males and 4 females; mean age 50 (± 10) years, totalling 25 full-night polysomnograms (PSGs) with two EEG channels (C3-A2 and C4-A1). The database presents also notes of apnea respiratory events that occurred during the exam. The database was organized, grouping, in a single file, the EEG signal data and the annotations of respiratory events. With this data prepared, the signals were divided into frequency bands and the features that characterize them were extracted, in order to train the machine learning models. The study presented results that reveal the possibility of being able to identify sleep apnea only with EEG signals, thus facilitating the process of analysis and diagnosis of the syndrome. The Gradient Boosting algorithm, which had the best performance in this work, presented 79.56% of sensitivity, 90.59% of specificity and 84.96% of accuracy. Thinking about the continuity of the work, it is suggested to improve the generated models, focusing on the selection of attributes and the study of other algorithms. Finally, these studies can be a source of resources for practical applications, such as tools to support professionals in sleep apnea exams and studies.eng
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectEngenharia biomédicapor
dc.subjectApneia do sonopor
dc.subjectEletroencefalografiapor
dc.subjectInteligência artificialpor
dc.subjectAprendizado de máquinapor
dc.subjectProcessamento de sinaispor
dc.subjectBiomedical engineeringeng
dc.subjectSleep apneaeng
dc.subjectElectroencephalographyeng
dc.subjectArtificial intelligenceeng
dc.subjectMachine learningeng
dc.subjectSignal processingeng
dc.titleEstudo de algoritmos de aprendizado de máquina na predição de apneia do sono por sinais de EEGpor
dc.title.alternativeStudy of machine learning algorithms in the prediction of sleep apnea from EEG signalseng
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso de Graduaçãopor
dc.degree.localSanta Maria, RS, Brasil.por
dc.description.resumoApneia do sono é um distúrbio do sono caracterizado pela obstrução parcial ou total do fluxo de ar no trato respiratório. Isso leva a redução da oxigenação sanguínea, induzindo ao despertar. A longo prazo, leva a pessoa a desenvolver outras doenças que afetam sua saúde e bem-estar social. Contudo, o processo de diagnóstico é conhecido e realizado através de exame de polissonografia, onde são coletados sinais bioelétricos e fisiológicos do paciente em uma noite de sono. Analisar sinais bioelétricos é uma tarefa complexa que envolve processamento de sinais; atualmente existem, porém, ferramentas computacionais no campo da inteligência artificial que visam auxiliar tal análise. À vista disso, esta pesquisa teve por objetivo estudar uma nova técnica para predição de apneia do sono, através do processamento de, apenas, sinais de eletroencefalograma (EEG). Para alcançar tal objetivo, foram utilizados sinais de EEG do banco de dados de polissonografia, de livre acesso, do Hospital Universitário St. Vincent da Universidade de Dublin. Esse banco é composto por anotações de exames de polissonografia de 25 participantes — 21 masculinos e 4 femininos; média de idade 50 (± 10) anos totalizando 25 polissonogramas (PSGs) de noite completa com dois canais de EEG (C3–A2 e C4–A1). O banco apresenta também anotações de eventos respiratórios de apneia ocorridos durante o exame. O banco de dados foi organizado, agrupando, em um só arquivo, os dados de sinais de EEG e as anotações dos eventos respiratórios. Com esses dados preparados, os sinais foram divididos em bandas de frequência e extraídos os atributos que os caracterizam, de modo a treinar os modelos de aprendizado de máquina. O estudo apresentou resultados que revelam a possibilidade de conseguir identificar apneia do sono apenas com sinais de EEG, facilitando, assim, o processo de análise e diagnóstico da síndrome. O algoritmo Gradient Boosting, que obteve o melhor desempenho neste trabalho, apresentou 79,56% de sensibilidade, 90,59% de especificidade e 84,96% de acurácia. Pensando na continuidade do trabalho, sugere-se aprimorar os modelos gerados, com foco na seleção de atributos e estudo de outros algoritmos. Por fim, esses estudos podem ser fonte de recursos para aplicações práticas, como ferramentas de apoio a profissionais em exames e estudos de apneias do sono.por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIASpor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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