Soporte diagnóstico del TDAH a partir de señales EGG empleando técnicas de reducción de dimensión y modelado dinámico sujeto dependiente

El reconocimiento de patrones tiene un alto potencial de aplicación en medicina, psicología, rehabilitación y muchas otras áreas [12]. Un ejemplo es el uso aplicado a las señales de electroencefalografía (EEG), las cuales son propensas al ruido e interferencias, haciendo compleja la extracción de in...

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Autores:
Berrío Mesa, Laura
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2020
Institución:
Universidad Tecnológica de Pereira
Repositorio:
Repositorio Institucional UTP
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.utp.edu.co:11059/14606
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/11059/14606
https://repositorio.utp.edu.co/home
Palabra clave:
610 - Medicina y salud::612 - Fisiología humana
Señales cerebrales
Técnicas de procesamiento de señales
Inteligencia artificial - Aplicaciones Médicas
Análisis de Componentes Principales
Electroencefalografía
Trastorno de Déficit de Atención e Hiperactividad
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openAccess
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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
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description El reconocimiento de patrones tiene un alto potencial de aplicación en medicina, psicología, rehabilitación y muchas otras áreas [12]. Un ejemplo es el uso aplicado a las señales de electroencefalografía (EEG), las cuales son propensas al ruido e interferencias, haciendo compleja la extracción de información. El siguiente documento presenta la investigación que se realiza con el fin de obtener una herramienta de modelo de apoyo diagnóstico, que indique cuáles características de actividad eléctrica cerebral, extraídas desde de señales EEG están relacionadas, en particular, con el trastorno de déficit de atención e hiperactividad (TDAH). Esto se logra a través del desarrollo de una metodología compuesta por cuatro partes: preprocesamiento, extracción y selección de características, y clasificación. Las técnicas empleadas son Análisis de Componentes Principales (PCA), Análisis de Componentes Independientes (ICA), y Modelos Ocultos de Markov (HMM). Se utilizan también Máquinas de Soporte Vectorial (SVM) para validar los resultados obtenidos mediante métricas como acierto, matrices de confusión, y otros parámetros a considerar.
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spelling Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessCárdenas Peña, David AugustoBerrío Mesa, Laura2023-03-13T22:31:13Z2023-03-13T22:31:13Z2020https://hdl.handle.net/11059/14606Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeEl reconocimiento de patrones tiene un alto potencial de aplicación en medicina, psicología, rehabilitación y muchas otras áreas [12]. Un ejemplo es el uso aplicado a las señales de electroencefalografía (EEG), las cuales son propensas al ruido e interferencias, haciendo compleja la extracción de información. El siguiente documento presenta la investigación que se realiza con el fin de obtener una herramienta de modelo de apoyo diagnóstico, que indique cuáles características de actividad eléctrica cerebral, extraídas desde de señales EEG están relacionadas, en particular, con el trastorno de déficit de atención e hiperactividad (TDAH). Esto se logra a través del desarrollo de una metodología compuesta por cuatro partes: preprocesamiento, extracción y selección de características, y clasificación. Las técnicas empleadas son Análisis de Componentes Principales (PCA), Análisis de Componentes Independientes (ICA), y Modelos Ocultos de Markov (HMM). Se utilizan también Máquinas de Soporte Vectorial (SVM) para validar los resultados obtenidos mediante métricas como acierto, matrices de confusión, y otros parámetros a considerar.Pattern recognition has a high potential for application in medicine, psychology, rehabilitation and other areas [12].An example is the use applied to electroencephalographic (EEG) signals, which are prone to noise and interference, making information extraction complex. The following document presents the research carried out in order to obtain a diagnostic support model tool, which indicates the characteristics of brain electrical activity, extracted from EEG signals, related, in particular, to attention deficit and hyperactivity disorder (ADHD). This is achieved through the development of a methodology composed by four parts: preprocessing, extraction and selection of features, and classification. The techniques employed are Principal Component Analysis (PCA), Independent Component Analysis (ICA), and Hidden Markov Models (HMM). Support Vector Machines (SVM) are also used to validate the results obtained by means of metrics such as accuracy, confusion matrix, and other parameters to be considered.CONTENIDO pág. 1. INTRODUCCIÓN 11 1.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.2. JUSTIFICACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.3. OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.3.1. Objetivo General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.3.2. Objetivos Específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2. ESTADO DEL ARTE 19 2.1. ELECTROENCEFALOGRAFÍA (EEG) . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.2. ANÁLISIS DE COMPONENTES PRINCIPALES (PCA) . . . . . . . 22 2.3. ANÁLISIS DE COMPONENTES INDEPENDIENTES (ICA) . . . . . 26 2.4. MODELOS OCULTOS DE MARKOV (HMM) . . . . . . . . . . . . . 29 2.5. ANTEDECENTES DE LA INVESTIGACIÓN . . . . . . . . . . . . . . 34 3. MARCO TEÓRICO 37 3.1. REDUCCIÓN DE DIMENSIONALIDAD MEDIANTE PCA E ICA . . 37 3.2. MODELADO DINÁMICO MEDIANTE HMM . . . . . . . . . . . . . 42 3.3. MÁQUINAS DE SOPORTE VECTORIAL (SVM) . . . . . . . . . . . 46 4. METODOLOGÍA 53 4.1. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.2. DEFINICIÓN DE LAS VARIABLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.3. POBLACIÓN Y MUESTRA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4.4. HERRAMIENTAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4.5. PROCEDIMIENTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.6. ANÁLISIS DE DATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5. EXPERIMENTOS Y RESULTADOS 63 5.1. CLASIFICACIÓN DE SEÑALES A PARTIR DE HMM. . . . . . . . . 63 5.2. REDUCCIÓN DE DIMENSIONALIDAD BASADO EN PCA E ICA PARA ALIMENTAR UNA ETAPA DE MODELADO DINÁMICO ME DIANTE HMM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 5.3. CARACTERIZACIÓN SUJETO-DEPENDIENTE A PARTIR DE MO DELOS DE REDUCCIÓN DE DIMENSIÓN Y UN MODELO DINÁ MICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 6. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS 79 6.1. CONCLUSIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 6.2. TRABAJOS FUTUROS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 BIBLIOGRAFÍA 83PregradoIngeniero(a) Electricista95 Páginasapplication/pdfspaUniversidad Tecnológica de PereiraIngeniería EléctricaFacultad de IngenieríasPereira610 - Medicina y salud::612 - Fisiología humanaSeñales cerebralesTécnicas de procesamiento de señalesInteligencia artificial - Aplicaciones Médicas Análisis de Componentes PrincipalesElectroencefalografíaTrastorno de Déficit de Atención e HiperactividadSoporte diagnóstico del TDAH a partir de señales EGG empleando técnicas de reducción de dimensión y modelado dinámico sujeto dependienteTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis[1] YAGHOOBI KARIMUI, Reza; AZADI, Sassan y KESHAVARZI, Parviz. The ADHD effect on the actions obtained from the EEG signals. En: Biocybernetics and Biomedical Engineering, tomo 38, No 2, 2018, págs. 425–437. ISSN 02085216. 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La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deopen.accesshttps://dspace7-utp.metabuscador.orgRepositorio de la Universidad Tecnológica de 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