Spatio-Temporal Filtering for Automatic Detection of Atrial Arrhythmias

Atrial fibrillation is the most common arrhythmia in the world affecting up to 2% of the world population. Atrial fibrillation and atrial flutter increase the risk of serious diseases such as, heart failure, renal disease and sudden death, in addition atrial fibrillation increases up to 5 times the...

Full description

Autores:
Giraldo Guzmán, Jader Alexander
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2022
Institución:
Universidad Tecnológica de Bolívar
Repositorio:
Repositorio Institucional UTB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.utb.edu.co:20.500.12585/10678
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/20.500.12585/10678
https://utb.alma.exlibrisgroup.com/view/delivery/57UTB_INST/99595530205731
Palabra clave:
Aprendizaje automático (inteligencia artificial)
Atrial fibrillation
Atrial activity enhancement
ECG processing
PQ dispersion
Spatio–temporal filtering
Machine learning
Bioingeniería
Bioengineering
Ingeniería biomédica
Biomedical engineering
Spatio–temporal patterns.
Rights
openAccess
License
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description Atrial fibrillation is the most common arrhythmia in the world affecting up to 2% of the world population. Atrial fibrillation and atrial flutter increase the risk of serious diseases such as, heart failure, renal disease and sudden death, in addition atrial fibrillation increases up to 5 times the probability of suffering a stroke which is the third cause of death in the world. The main challenge related to these diseases is the lack of diagnosis, since in early stage of these conditions events are random and self-terminated. Because of this, it is estimated that approximately 33% of the population are undiagnosed. In this work we propose the use of spatio-temporal filtering to perform a robust characterization of the atrial activity in ECG records. Spatio-temporal filter has been adapted using two configurations of this. In on of the configurations the filter is trained to detect the position of the P wave and then PQ distances are computed and their variability. This configuration is called spatio-temporal detection filter and allows to distinguish normal sinus rhythm signals from atrial fibrillation. The proposed method allowed for AF detection with the accuracy of 98:75% on the basis of both 8–channel and 2–channel signals of 12s length. When the signals length was decreased to 6s, the accuracy varied in the range of 95% to 97:5% depending on the number of channels and the dispersion measure applied. In the second configuration, spatio-temporal filter is used to enhance atrial waveform, this configuration is called spatio-temporal enhacing filter. The ability of spatio-temporal filter to enhance the atrial flutter waves is presented. The proposed algorithm allows simple but effective classification of the two types of atrial arrhythmias: Atrial flutter and atrial fibrillation. Tested on a database containing the cases of both atrial arrhythmias, the algorithm achieved 98% of accuracy.
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spelling Autorizo (autorizamos) a la Biblioteca de la Institución para que incluya una copia, indexe y divulgue en el Repositorio Institucional, la obra mencionada con el fin de facilitar los procesos de visibilidad e impacto de la misma, conforme a los derechos patrimoniales que me(nos) corresponde(n) y que incluyen: la reproducción, comunicación pública, distribución al público, transformación, de conformidad con la normatividad vigente sobre derechos de autor y derechos conexos referidos en art. 2, 12, 30 (modificado por el art 5 de la ley 1520/2012), y 72 de la ley 23 de de 1982, Ley 44 de 1993, art. 4 y 11 Decisión Andina 351 de 1993 art. 11, Decreto 460 de 1995, Circular No 06/2002 de la Dirección Nacional de Derechos de autor, art. 15 Ley 1520 de 2012, la Ley 1915 de 2018 y demás normas sobre la materia. Al respecto como Autor(es) manifestamos conocer que: La autorización es de carácter no exclusiva y limitada, esto implica que la licencia tiene una vigencia, que no es perpetua y que el autor puede publicar o difundir su obra en cualquier otro medio, así como llevar a cabo cualquier tipo de acción sobre el documento. La autorización tendrá una vigencia de cinco años a partir del momento de la inclusión de la obra en el repositorio, prorrogable indefinidamente por el tiempo de duración de los derechos patrimoniales del autor y podrá darse por terminada una vez el autor lo manifieste por escrito a la institución, con la salvedad de que la obra es difundida globalmente y cosechada por diferentes buscadores y/o repositorios en Internet lo que no garantiza que la obra pueda ser retirada de manera inmediata de otros sistemas de información en los que se haya indexado, diferentes al repositorio institucional de la Institución, de manera que el autor(res) tendrán que solicitar la retirada de su obra directamente a otros sistemas de información distintos al de la Institución si desea que su obra sea retirada de inmediato. La autorización de publicación comprende el formato original de la obra y todos los demás que se requiera para su publicación en el repositorio. 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Con la autorización, la institución puede difundir la obra en índices, buscadores y otros sistemas de información que favorezcan su visibilidad.http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial 4.0 Internacionalhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Contreras Ortiz, Sonia HelenaKotas, MarianGiraldo Guzmán, Jader Alexander3d51dd20-1ff3-4272-aac3-a64b2c5356ad3002022-04-22T19:14:05Z2022-04-22T19:14:05Z25/07/2021Giraldo-Guzman, Jader. 2021. "Spatio-Temporal Filtering for Automatic Detection of Atrial Arrhythmias". PhD thesis. Universidad Tecnológica de Bolívar. Colombiahttps://hdl.handle.net/20.500.12585/10678https://utb.alma.exlibrisgroup.com/view/delivery/57UTB_INST/99595530205731Universidad Tecnológica de BolívarRepositorio UTBAtrial fibrillation is the most common arrhythmia in the world affecting up to 2% of the world population. Atrial fibrillation and atrial flutter increase the risk of serious diseases such as, heart failure, renal disease and sudden death, in addition atrial fibrillation increases up to 5 times the probability of suffering a stroke which is the third cause of death in the world. The main challenge related to these diseases is the lack of diagnosis, since in early stage of these conditions events are random and self-terminated. Because of this, it is estimated that approximately 33% of the population are undiagnosed. In this work we propose the use of spatio-temporal filtering to perform a robust characterization of the atrial activity in ECG records. Spatio-temporal filter has been adapted using two configurations of this. In on of the configurations the filter is trained to detect the position of the P wave and then PQ distances are computed and their variability. This configuration is called spatio-temporal detection filter and allows to distinguish normal sinus rhythm signals from atrial fibrillation. The proposed method allowed for AF detection with the accuracy of 98:75% on the basis of both 8–channel and 2–channel signals of 12s length. When the signals length was decreased to 6s, the accuracy varied in the range of 95% to 97:5% depending on the number of channels and the dispersion measure applied. In the second configuration, spatio-temporal filter is used to enhance atrial waveform, this configuration is called spatio-temporal enhacing filter. The ability of spatio-temporal filter to enhance the atrial flutter waves is presented. The proposed algorithm allows simple but effective classification of the two types of atrial arrhythmias: Atrial flutter and atrial fibrillation. Tested on a database containing the cases of both atrial arrhythmias, the algorithm achieved 98% of accuracy.180 páginas. 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