وثيقة

Identification obstructive sleep apnea using artificial neural networks and wavelet packet decomposition for heart rate variability signal.

الناشر
Sultan Qaboos University
ميلادي
2017
اللغة
الأنجليزية
الملخص الإنجليزي
Obstructive sleep apnea (OSA) is one of the most common breathing-related sleep disorder affecting individuals of different age group gender and ethnic origins. It is characterized by short-duration cessations in breathing during sleep due to the collapse of the upper airway. Until now, it is estimated that 70-80% of the affected individuals remain undiagnosed. OSA is associated with other major co-morbidities such as cardiovascular diseases, arrhythmias, strokes, obesity, depression, hypertension and diabetes. The golden and reliable standard test for the diagnosis of OSA is done by specialized physicians and technicians using overnight polysomnography (PSG), also in as sleep study. However, this test is time consuming, expensive and cumbersome. Analysis of a Heart Rate Variability (HRV) signal that is obtained from the Electrocardiograph (ECG) signal in the time or frequency domain is an effective, non-invasive and promising method for the detection of OSA. The aim of this thesis is to analyze the Sultan Qaboos University Hospital (SQUH) ECG database signals using frequency and time domains methods for screening OSA patients. Electrocardiographic records of 60 patients with OSA and 20 normal subjects HRV Signals are obtained by extracting the RRI data using validated QRS detection software provided by Physionet website. Smoothing and filtration is then performed for false-intervals removal and missed-intervals substitution, In this research, Wavelet Packet Decomposition was used to extract the power spectrum from the HRV signals at the very low frequency (VLF) (0.0033-0.04) Hz, low frequency (LF) (0.4-0.15) Hz, high frequency (HF) (0.15-0.4) Hz bands and their ratios. Moreover, the efficiency of 11 statistical features extracted from the RRI signal in time domain was also evaluated. The single perceptron, feedforward with back propagation and probabilistic artificial neural networks were considered for classification purposes. The efficiency of these features in classification was evaluated according to the following classification cases: a) normal vs. severe classification, b) normal vs. mild classification, c) normal vs. patient (including: mild, moderate and severe subjects in one group) classification and d) normal vs. mild vs. moderate vs. severe classification. The highest achieved accuracies were obtained when using VLF feature with the probabilistic network at 95% accuracy in both of (a) and (b) classification cases. While feedforward network with the VLF/HF feature provided the highest performance at 87.5% accuracy in (c) classification case. Finally for OSA severity classification in (d), a combination of two time domain features provided the highest accuracy of 77.5%. These results are considered promising besides the network is efficient and full automatic. The waiting times suffered by individuals to perform a PSG test at SQUH is estimated to be 6 months; our proposed methods is recommended to enhance the screening process of individuals suspected with OSA such that only affected individuals to be scheduled for PSG test.
الملخص العربي
يعد مرض "الأبنيا" (انقطاع التنفس أثناء النوم من أحد أشهر الأمراض المرتبطة بالتنفس إذ أن هذا المرض يصيب الأشخاص في مختلف الفئات العمرية، والجنسية والقومية. يسبب هذا المرض انقطاعات متتالية في التنفس اثناء النوم لفترات قصيرة مما يسبب في انخفاض معدل الأوكسجين الذي يصل للأعضاء الجسدية. إن هذا المرض يتزامن ويرتبط مع الكثير من الأمراض الاعتلالية كالأمراض القلبية، والسكتات الدماغية، والسمنة، و الصرع، و بعض أمراض ارتفاع ضغط الدم والسكري وغيرها.
إلى الآن، مازال هنالك 70-80% من الأشخاص المصابون الذين لم يتم تشخصيهم بهذا المرض بعد وذلك بسبب صعوبة إجراء اختبارات الدراسة للنوم. بالرغم من كون دراسة النوم الاختبار الأمثل في تشخيص هذا المرض إلا أنه يعد اجراءا يتطلب خبراء في اختصاص النوم ويستهلك الكثير من الوقت ويعد معقدا و مكلفا إلى حد ما.
تركز الدراسات الحالية على ايجاد بدائل وطرق تشخيص أخرى لإكتشاف المرض تقوم على أساس تحليل التغيرات في معدل نبضات القلب (HR) أو الفترات الزمنية لنبضات القلب (RRI) إما تحليلا زمنيا أو تحليلا طيفيا. أثبتت الدراسات على أن التغيرات في الفترات الزمنية لنبضات القلب المصاحبة للأبنيا في الحالات المرضية يمكن ملاحظتها في مجال التردد من 0 . 01 الى 0 . 05 هرتز والتي تختفي في الأشخاص الأصحاء. في هذه الدراسة نقوم بتحليل بيانات اشارات القلب لستون مريضا وعشرون شخصا سليما تم الحصول عليها من قسم فسلجة الأعضاء في مستشفى جامعة السلطان قابوس. يتم ادخال هذه الإشارات بعدة مراحل ومعالجات أولية لتصفيتها وتنقيتها من التشويش والأخطاء واستخراج إشارة اخرى (HRV تمثل التغيرات الزمنية وشدتها النبضات القلبية ومن ثم يتم تحليلها زمنيا وطيفيا لإستخراج عوامل تساعد في تمييز المصابين من الأصحاء.
تستخدم في هذه الدراسة ثلاث شبكات عصبية اصطناعية ذكية (شبكة النيورون الوحيد, شبكة متعددة النيورون, شبكة الاحتمالية والتي يتم تغذيتها بمعاملات زمنية أو طيفية ومن ثم حساب كفاءة كل طريقة. توجد هنالك ستة عوامل طيفية تم استخراجها عن طريق تحليل الحزم الموجية لإشارة إلى (HRV) حيث يتم حساب الطاقة في ثلاث حزم طيفية مختلفة محصورة بالترددات التالية: الحزمة الأولى (حزمة الترددات الواطئة جدا) تشمل الطاقة المتمثلة في الطيف اقل من 0.
قالب العنصر
الرسائل والأطروحات الجامعية

مواد أخرى لنفس الموضوع

الرسائل والأطروحات الجامعية
9
1
Al-Abri , Zayid Mahmood.
Sultan Qaboos University
2024
مقالات الدوريات
0
0
Al-Riyami, Bazdawi.
College of Medicine, Sultan Qaboos University.
1999-01
مقالات الدوريات
0
0
Al-Nuumani, Issa K.
College of Medicine, Sultan Qaboos University.
2018-02
الرسائل والأطروحات الجامعية
3
0
Al Ghadani, Ahmed Khamis Abdullah.
Caledonian College of Engineering.
2019-12
الرسائل والأطروحات الجامعية
1
0
Al-Sheheimi, Awadh.
Sultan Qaboos University.
2020
الرسائل والأطروحات الجامعية
0
0
Al-Hassaniyah, Haifaa Hamed.
Sultan Qaboos University
2015