Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Detecção automática de AVNRT em pacientes pediátricos utilizando aprendizado de máquina e sinais de ECQ
Autor(es): FARIA, Rodrigo Luís de
Primeiro Orientador: LEITE, João Paulo Reus Rodrigues
Resumo: Este trabalho propõe uma abordagem computacionalmente eficiente e reprodutível para a detecção automática de batimentos com indícios de AVNRT em eletrocardiogramas de pacientes pediátricos. A identificação automática de AVNRT em pacientes pediátricos é um assunto praticamente inexplorado pela literatura, mas possui muitos benefícios, incluindo agilidade em triagens, apoio para decisões clínicas de emergência e viabilização de soluções de monitorização contínua em dispositivos vestíveis. Para a técnica proposta, os batimentos foram segmentados com base na detecção dos picos R e, em cada batimento, foram extraídas características temporais e morfológicas, incluindo descritores clássicos (amplitudes e intervalos RR) e parâmetros de Hjorth (Atividade, Mobilidade e Complexidade), que sintetizam informações de amplitude, frequência aproximada e variação temporal com baixo custo computacional. A avaliação foi conduzida utilizando a base de dados pública Leipzig Heart Center ECG Database, contendo registros de 13 pacientes pediátricos com diagnóstico de AVNRT. Três modelos de aprendizado de máquina supervisionado foram treinados e comparados: Support Vector Machine (SVM), Random Forest e LightGBM. As métricas obtidas nos testes indicaram desempenho compatível ou superior ao estado da arte em termos de discriminação e equilíbrio entre precisão e sensibilidade, com F1-score de 0,983 e AUC de 0,989 na SVM; o LightGBM apresentou F1-score comparável (0,986) com menor latência de predição, sugerindo vantagem operacional para aplicações em tempo real. Em comparação com estudos prévios, os resultados obtidos foram semelhantes ou superiores aos relatados em tarefas análogas em populações predominantemente adultas, o que indica o potencial da metodologia de baixa complexidade proposta como alternativa eficiente aos modelos profundos, especialmente em cenários com escassez de dados.
Abstract: This work proposes a computationally efficient and reproducible approach for the automatic detection of beats indicative of AVNRT in electrocardiograms of pediatric patients. The automatic identification of AVNRT in pediatric patients is a subject practically unexplored in the literature, but it has many benefits, including faster triage, support for emergency clinical decisions, and enabling continuous monitoring solutions in wearable devices. For the proposed technique, beats were segmented based on the detection of R peaks, and temporal and morphological characteristics were extracted from each beat, including classic descriptors (amplitudes and RR intervals) and Hjorth parameters (Activity, Mobility, and Complexity), which synthesize information on amplitude, approximate frequency, and temporal variation with low computational cost. The evaluation was conducted using the public database Leipzig Heart Center ECG Database, containing records of 13 pediatric patients diagnosed with AVNRT. Three supervised machine learning models were trained and compared: Support Vector Machine (SVM), Random Forest, and LightGBM. The metrics obtained in the tests indicated performance comparable to or superior to the state of the art in terms of discrimination and balance between precision and sensitivity, with an F1-score of 0.983 and an AUC of 0.989 in SVM; LightGBM presented a comparable F1-score (0.986) with lower prediction latency, suggesting an operational advantage for real-time applications. Compared to previous studies, the results obtained were similar to or superior to those reported in analogous tasks in predominantly adult populations, indicating the potential of the proposed low-complexity methodology as an efficient alternative to deep models, especially in data-scarce scenarios.
Palavras-chave: AVNRT
Eletrocardiograma
ECG
SVM
Random Forest
LightGBM
CNPq: CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Ciência e Tecnologia da Computação
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4427
Data do documento: 13-Mar-2026
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