Document
Identification of obstructive sleep apnea using artificial neural networks and wavelet packet decomposition of the HRV signal.
Identifier
DOI:10.24200/tjer.vol17iss1pp24-33
Source
The journal of engineering research (TJER), v. 17, no. 1, p. 24-33.
Contributors
Hossen, Abdulnasir., Abridger
Other titles
تحديد انقطاع التنفس الانسدادي أثناء النوم باستخدام الشبكات العصبية الاصطناعية وتحليل حزمة الأطوال الموجية لإشارة HRV.
Country
Oman.
City
Muscat
Publisher
College of Engineering, Sultan Qaboos University.
Gregorian
2020
Language
English
Subject
English abstract
The advancement of telecommunication technologies has provided us with new promising alternatives for remote diagnosis and possible treatment suggestions for patients of diverse health disorders, among which is the ability to identify Obstructive Sleep Apnea (OSA) syndrome by means of Electrocardiograph (ECG) signal analysis. In this paper, the standard spectral bands’ powers and statistical interval-based parameters of the Heart Rate Variability (HRV) signal were considered as a form of features for classifying the Sultan Qaboos University Hospital (SQUH) database for OSA syndrome into 4 different levels. Wavelet packet analysis was applied to obtain and estimate the standard frequency bands of the HRV signal. Further, the single perceptron neural network, the feedforward with back-propagation neural network and the probabilistic neural network have been implemented in the classification task. The classification between normal subjects versus severe OSA patients achieved 95% accuracy with the probabilistic neural network. While the classification between normal subjects versus mild OSA subjects reached accuracy of 95% also. When grouping mild, moderate and severe OSA subjects in one group compared to normal subjects as a second group, the classification with the feedforward network achieved an accuracy of 87.5%. Finally, when classifying subjects directly into one of the four classes (normal or mild or moderate or severe), a 77.5% accuracy was achieved with the feedforward network.
ISSN
Online: 1726-6742
Print: 1726-6009
Arabic abstract
أتاح لنا التقدم العلمي في مجال تقنيات الاتصال بدائل جديدة واعدة للتشخيص عن بعد واقتراحات علاجية محتملة لمرضى مختلف الاضطرابات الصحية. ومن ضمن هذه التقنيات القدرة على كشف مرضى متلازمة انقطاع التنفس الانسدادي أثناء النوم عن طريق تحليل إشارة التخطيط الكهربائي للقلب (ECG). اعتبرت في هذه الدراسة قوى النطاقات الطيفية القياسية والإحصائيات المقسمة على فترات زمنية لإشارة تغير معدل نبضات القلب (HRV) سمة من سمات تصنيف وتقسيم قواعد بيانات مستشفى جامعة السلطان قابوس المتعلقة بمتلازمة انقطاع التنفس الانسدادي إلى أربع مستويات. تم استخدام حزمة الأطوال الموجية لتقدير نطاقات التردد القياسية لإشارة HRV. تم تصميم كل من الشبكة العصبية الحسية الوحيدة، والشبكة العصبية ذات التغذية الأمامية والانتشار الخلفي، والشبكة العصبية الاحتمالية في مهمة التصنيف. حقق الاختبار دقة 95% في التمييز بين الأشخاص الأصحاء والمرضى من ذوي الأعراض الحادة باستخدام نموذج الشبكة العصبية الاحتمالية، ودقة 95% في التفرقة بين الأشخاص الأصحاء والأشخاص المصابين بالمُتلازمة ويعانون من أعراض بسيطة. أما عند تشكيل عينة تشمل مرضى يعانون من أعراض مختلفة الشدة (بسيطة، متوسطة، شديدة) وعينة أخرى من أشخاص أصحاء فإن نموذج الشبكة العصبية ذات التغذية الأمامية والإنتشار الخلفي تمكنت من التفريق بين العينتين بدقة بلغت 87.5%، وتمكن نموذج الشبكة العصبية ذات التغذية الأمامية والإنتشار الخلفي من التمييز بين الأنواع الأربعة بدقة بلغت 77.5%.
Category
Journal articles