Research Article

Atriyal Fibrilasyon Tespiti için Evrişimli Sinir Ağı Tabanlı Bir Derin Ağ Modeli

Volume: 9 Number: 6 December 31, 2021
EN TR

Atriyal Fibrilasyon Tespiti için Evrişimli Sinir Ağı Tabanlı Bir Derin Ağ Modeli

Abstract

Atriyal Fibrilasyon (AFib), yaşlılarda ve hatta herhangi bir kalp hastalığı olmayan gençlerde bile görülebilen yaygın bir kalp ritim bozukluğudur. AFib; inme, kalp yetmezliği ve ani ölümlere neden olabilir. Tüm bu mevcut ve gelecekteki endişeler, dünya çapında AFib'in erken tespitinde önemli önlemlerin alınmasını gerektirir. Elektrokardiyografik (EKG) dalga formları, AFib gibi anormal kalp ritimlerini saptamak için en güvenilir yöntem olarak kabul edilmektedir. Ancak EKG sinyallerinin karmaşıklığı ve doğrusal olmaması nedeniyle bu sinyalleri manuel olarak analiz etmek zordur. Bunun yanı sıra, EKG sinyallerinin yorumlanması kişiye özgü ve uzmanlar arasında farklılık gösterebilmektedir. Bu nedenle otomatik ve güvenilir bir AFib algılama için bilgisayar destekli teşhis (BDT) sistemlerinin kullanımı önemlidir. BDT sistemleri, EKG sinyallerinin değerlendirilmesinin objektif ve doğru olmasını sağlayacak potansiyele sahiptir. Bu çalışmada, derin öğrenme yapısı kullanılarak EKG sinyallerinden otomatik AFib tespiti gerçekleştirilmiştir. Derin öğrenme algoritmalarından evrişimli sinir ağı (ESA) mimarisinin AFib sınıflandırma probleminde kullanımı için çalışma kapsamında derin bir ağ modeli tasarlanmıştır. Kullanılan verisetinde normal sinüs ritimlerinin (SR) yanısıra AFib ve Atriyal Flutter (AFL) aritmileri bulunmaktadır. AFib ve AFL sınıfları birleştirilerek model çıkışında SR ve AFib ayırımının otomatik yapılması sağlanmıştır. Önerilen model, 2222 SR ve 2218 AFib tanısı alan kişilere ait her biri 5000 örneğe sahip EKG sinyali içeren veri seti üzerinde uygulanmıştır. Çalışma kapsamında hazırlanan ESA modeli, test aşamasında sırasıyla %95.09 hassasiyet, %97.27 özgüllük ve %97.26 kesinlik değerlerine ulaşmıştır. Modelin test verileri üzerindeki doğruluk oranı %96.17 olarak elde edilmiştir.

Keywords

References

  1. [1] S. N. Yu and K. T. Chou, “Integration of independent component analysis and neural networks for ECG beat classification,” Expert Syst. Appl., vol. 34 no. 4, pp. 2841-2846, 2008.
  2. [2] J. Huang, B. Chen, B. Yao and W. He, “ECG arrhythmia classification using STFT-Based spectrogram and convolutional neural network,” IEEE Access, vol. 7, pp. 92871-92880, 2019.
  3. [3] C. D. Furberg, B. M. Psaty, T. A. Manolio, J. M. Gardin, V. E. Smith, and P. M. Rautaharju, “Prevalence of atrial fibrillation in elderly subjects (the Cardiovascular Health Study),” Am. J. Cardiol., vol. 74, no. 3, pp. 236–241, 1994.
  4. [4] Y. Li, Y. Pang, J. Wang, and X. Li, “Patient-specific ECG classification by deeper CNN from generic to dedicated,” Neurocomputing, vol. 314, pp. 336-346, 2018.
  5. [5] Ö. Yildirim, “A novel wavelet sequences based on deep bidirectional LSTM network model for ECG signal classification,” Comput. Biol. Med., vol. 96, pp. 189-202, 2018.
  6. [6] A. Y. Hannun, P. Rajpurkar, M. Haghpanahi, G. H. Tison, C. Bourn, M. P. Turakhia and Y. A. Ng, “Cardiologist-level arrhythmia detection and classification in ambulatory electrocardiograms using a deep neural network,” Nature Medicine, vol. 25 no. 1, pp. 65-69, 2019.
  7. [7] J. Jiang, H. Zhang, D. Pi, and C. Dai, “A novel multi-module neural network system for imbalanced heartbeats classification,” Expert Syst. with Appl. vol. X, no. 1, p. 100003, 2019.
  8. [8] S. L. Oh, E. Y. K. Ng, R. S. Tan, and U. R. Acharya, “Automated diagnosis of arrhythmia using combination of CNN and LSTM techniques with variable length heart beats,” Comput. Biol. Med., vol. 102, pp. 278-287, 2018.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Engineering

Journal Section

Research Article

Publication Date

December 31, 2021

Submission Date

October 18, 2021

Acceptance Date

December 10, 2021

Published in Issue

Year 2021 Volume: 9 Number: 6

APA
Murat, F., Sadak, F., Talo, M., Yıldırım, Ö., & Demir, Y. (2021). Atriyal Fibrilasyon Tespiti için Evrişimli Sinir Ağı Tabanlı Bir Derin Ağ Modeli. Duzce University Journal of Science and Technology, 9(6), 230-236. https://doi.org/10.29130/dubited.1011246
AMA
1.Murat F, Sadak F, Talo M, Yıldırım Ö, Demir Y. Atriyal Fibrilasyon Tespiti için Evrişimli Sinir Ağı Tabanlı Bir Derin Ağ Modeli. DUBİTED. 2021;9(6):230-236. doi:10.29130/dubited.1011246
Chicago
Murat, Fatma, Ferhat Sadak, Muhammed Talo, Özal Yıldırım, and Yakup Demir. 2021. “Atriyal Fibrilasyon Tespiti Için Evrişimli Sinir Ağı Tabanlı Bir Derin Ağ Modeli”. Duzce University Journal of Science and Technology 9 (6): 230-36. https://doi.org/10.29130/dubited.1011246.
EndNote
Murat F, Sadak F, Talo M, Yıldırım Ö, Demir Y (December 1, 2021) Atriyal Fibrilasyon Tespiti için Evrişimli Sinir Ağı Tabanlı Bir Derin Ağ Modeli. Duzce University Journal of Science and Technology 9 6 230–236.
IEEE
[1]F. Murat, F. Sadak, M. Talo, Ö. Yıldırım, and Y. Demir, “Atriyal Fibrilasyon Tespiti için Evrişimli Sinir Ağı Tabanlı Bir Derin Ağ Modeli”, DUBİTED, vol. 9, no. 6, pp. 230–236, Dec. 2021, doi: 10.29130/dubited.1011246.
ISNAD
Murat, Fatma - Sadak, Ferhat - Talo, Muhammed - Yıldırım, Özal - Demir, Yakup. “Atriyal Fibrilasyon Tespiti Için Evrişimli Sinir Ağı Tabanlı Bir Derin Ağ Modeli”. Duzce University Journal of Science and Technology 9/6 (December 1, 2021): 230-236. https://doi.org/10.29130/dubited.1011246.
JAMA
1.Murat F, Sadak F, Talo M, Yıldırım Ö, Demir Y. Atriyal Fibrilasyon Tespiti için Evrişimli Sinir Ağı Tabanlı Bir Derin Ağ Modeli. DUBİTED. 2021;9:230–236.
MLA
Murat, Fatma, et al. “Atriyal Fibrilasyon Tespiti Için Evrişimli Sinir Ağı Tabanlı Bir Derin Ağ Modeli”. Duzce University Journal of Science and Technology, vol. 9, no. 6, Dec. 2021, pp. 230-6, doi:10.29130/dubited.1011246.
Vancouver
1.Fatma Murat, Ferhat Sadak, Muhammed Talo, Özal Yıldırım, Yakup Demir. Atriyal Fibrilasyon Tespiti için Evrişimli Sinir Ağı Tabanlı Bir Derin Ağ Modeli. DUBİTED. 2021 Dec. 1;9(6):230-6. doi:10.29130/dubited.1011246