Automatic estimation of canine heart murmur with electronic stethoscope and software

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Leite, Rui Pimentel
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4373
Resumo: Heart sounds carry information about the health of heart structures and about the dynamics of blood circulation. Auscultation is the activity dedicated to the analysis of sounds produced spontaneously by organs — which includes heart sounds. Despite being important to detect diseases early and to improve the use of resources in the health sector, both human and animal, the practice of auscultation is still largely subjective and dependent on factors such as experience, technique and auditory ability of the professional, as well as environmental noise and friction. The present work represents an effort to increase tooling for veterinary medicine practice by proposing a new method to automatically estimate the degree of canine heart murmur on a scale of 0 to 6 from a record of heart sounds marked with the position of the main heartbeats. The method includes the generation of features from this record (through specially adapted algorithms) and the use of machine learning techniques to make the estimation. The proposed method was developed from a set of records of 56 patients, each of which had 9 heart cycles processed. Of the 4032 rows of data resulting from the study, only 0.35% of them could not have the degree of murmur adequately estimated. An analysis of the error profile allows one to conclude that the estimated and the actual degree of murmur of the patient never reach a difference of 2 degrees or more, and that further techniques can be researched to reduce the error even more or to increase the generalization capacity of the developed method.
id UTFPR-12_d43c574403c6f0d2a92f7033792381d3
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/4373
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling Automatic estimation of canine heart murmur with electronic stethoscope and softwareEstimativa automática do grau de sopro cardíaco canino com estetoscópio eletrônico e softwareAlgorítmosCoração - Sons - AnáliseSopros cardíacosCães - DoençasAuscultaçãoAprendizado do computadorAnálise numéricaMétodos de simulaçãoMedicina veterinária de pequenos animaisAlgorithmsHeart - Sounds - AnalysisHeart murmursDogs - DiseasesAuscultationMachine learningNumerical analysisSimulation methodsPet medicineCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::BIOENGENHARIA::PROCESSAMENTO DE SINAIS BIOLOGICOSEngenharia BiomédicaHeart sounds carry information about the health of heart structures and about the dynamics of blood circulation. Auscultation is the activity dedicated to the analysis of sounds produced spontaneously by organs — which includes heart sounds. Despite being important to detect diseases early and to improve the use of resources in the health sector, both human and animal, the practice of auscultation is still largely subjective and dependent on factors such as experience, technique and auditory ability of the professional, as well as environmental noise and friction. The present work represents an effort to increase tooling for veterinary medicine practice by proposing a new method to automatically estimate the degree of canine heart murmur on a scale of 0 to 6 from a record of heart sounds marked with the position of the main heartbeats. The method includes the generation of features from this record (through specially adapted algorithms) and the use of machine learning techniques to make the estimation. The proposed method was developed from a set of records of 56 patients, each of which had 9 heart cycles processed. Of the 4032 rows of data resulting from the study, only 0.35% of them could not have the degree of murmur adequately estimated. An analysis of the error profile allows one to conclude that the estimated and the actual degree of murmur of the patient never reach a difference of 2 degrees or more, and that further techniques can be researched to reduce the error even more or to increase the generalization capacity of the developed method.Os sons cardíacos carregam informações sobre a saúde das estruturas cardíacas e sobre a dinâmica da circulação sanguínea. A auscultação é a atividade dedicada à análise dos sons produzidos espontaneamente pelos órgãos — inclusive os sons cardíacos. Embora seja importante para detecção precoce de doenças e para o aprimoramento do emprego de recursos na área da saúde, tanto humana quanto animal, a prática da auscultação ainda é largamente subjetiva e dependente de fatores como experiência, técnica e habilidade auditiva do profissional, bem como de ruídos ambientais e de fricção. O presente trabalho representa um esforço no sentido de incrementar o ferramental para prática de medicina veterinária ao propor um novo método para estimar automaticamente o grau de sopro cardíaco canino numa escala de 0 a 6 a partir de uma gravação de sons cardíacos com marcação dos principais batimentos cardíacos. Tal método inclui a geração de features a partir dessa gravação (através de algoritmos especialmente adaptados) e o uso de técnicas de aprendizado de máquina para efetuar a estimativa. O método proposto foi desenvolvido a partir de um conjunto de gravações de 56 pacientes, tendo cada um dos quais 9 ciclos cardíacos processados. Das 4032 linhas de dados resultantes do estudo, apenas 0,35% delas não puderam ter o grau de sopro corretamente estimado. Uma análise do perfil de erro permitiu concluir que a estimativa e o grau real do paciente nunca atingem uma diferença de 2 graus ou mais, e que técnicas podem ser pesquisadas para reduzir o erro ou para aumentar a capacidade de generalização do método desenvolvido.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia BiomédicaUTFPRStebel, Sergio Leandrohttp://lattes.cnpq.br/8340523025399467Sovierzoski, Miguel Antoniohttp://lattes.cnpq.br/1161370230476249Stebel, Sergio LeandroBorba, Gustavo BenvenuttiRambo, Marcos Vinicio HaasLeite, Rui Pimentel2019-09-03T16:50:23Z2019-09-03T16:50:23Z2019-05-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfLEITE, Rui Pimentel. Automatic estimation of canine heart murmur with electronic stethoscope and software. 2019. 73 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4373enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2019-09-04T06:00:53Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/4373Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2019-09-04T06:00:53Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.none.fl_str_mv Automatic estimation of canine heart murmur with electronic stethoscope and software
Estimativa automática do grau de sopro cardíaco canino com estetoscópio eletrônico e software
title Automatic estimation of canine heart murmur with electronic stethoscope and software
spellingShingle Automatic estimation of canine heart murmur with electronic stethoscope and software
Leite, Rui Pimentel
Algorítmos
Coração - Sons - Análise
Sopros cardíacos
Cães - Doenças
Auscultação
Aprendizado do computador
Análise numérica
Métodos de simulação
Medicina veterinária de pequenos animais
Algorithms
Heart - Sounds - Analysis
Heart murmurs
Dogs - Diseases
Auscultation
Machine learning
Numerical analysis
Simulation methods
Pet medicine
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::BIOENGENHARIA::PROCESSAMENTO DE SINAIS BIOLOGICOS
Engenharia Biomédica
title_short Automatic estimation of canine heart murmur with electronic stethoscope and software
title_full Automatic estimation of canine heart murmur with electronic stethoscope and software
title_fullStr Automatic estimation of canine heart murmur with electronic stethoscope and software
title_full_unstemmed Automatic estimation of canine heart murmur with electronic stethoscope and software
title_sort Automatic estimation of canine heart murmur with electronic stethoscope and software
author Leite, Rui Pimentel
author_facet Leite, Rui Pimentel
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Stebel, Sergio Leandro
http://lattes.cnpq.br/8340523025399467
Sovierzoski, Miguel Antonio
http://lattes.cnpq.br/1161370230476249
Stebel, Sergio Leandro
Borba, Gustavo Benvenutti
Rambo, Marcos Vinicio Haas
dc.contributor.author.fl_str_mv Leite, Rui Pimentel
dc.subject.por.fl_str_mv Algorítmos
Coração - Sons - Análise
Sopros cardíacos
Cães - Doenças
Auscultação
Aprendizado do computador
Análise numérica
Métodos de simulação
Medicina veterinária de pequenos animais
Algorithms
Heart - Sounds - Analysis
Heart murmurs
Dogs - Diseases
Auscultation
Machine learning
Numerical analysis
Simulation methods
Pet medicine
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::BIOENGENHARIA::PROCESSAMENTO DE SINAIS BIOLOGICOS
Engenharia Biomédica
topic Algorítmos
Coração - Sons - Análise
Sopros cardíacos
Cães - Doenças
Auscultação
Aprendizado do computador
Análise numérica
Métodos de simulação
Medicina veterinária de pequenos animais
Algorithms
Heart - Sounds - Analysis
Heart murmurs
Dogs - Diseases
Auscultation
Machine learning
Numerical analysis
Simulation methods
Pet medicine
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::BIOENGENHARIA::PROCESSAMENTO DE SINAIS BIOLOGICOS
Engenharia Biomédica
description Heart sounds carry information about the health of heart structures and about the dynamics of blood circulation. Auscultation is the activity dedicated to the analysis of sounds produced spontaneously by organs — which includes heart sounds. Despite being important to detect diseases early and to improve the use of resources in the health sector, both human and animal, the practice of auscultation is still largely subjective and dependent on factors such as experience, technique and auditory ability of the professional, as well as environmental noise and friction. The present work represents an effort to increase tooling for veterinary medicine practice by proposing a new method to automatically estimate the degree of canine heart murmur on a scale of 0 to 6 from a record of heart sounds marked with the position of the main heartbeats. The method includes the generation of features from this record (through specially adapted algorithms) and the use of machine learning techniques to make the estimation. The proposed method was developed from a set of records of 56 patients, each of which had 9 heart cycles processed. Of the 4032 rows of data resulting from the study, only 0.35% of them could not have the degree of murmur adequately estimated. An analysis of the error profile allows one to conclude that the estimated and the actual degree of murmur of the patient never reach a difference of 2 degrees or more, and that further techniques can be researched to reduce the error even more or to increase the generalization capacity of the developed method.
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019-09-03T16:50:23Z
2019-09-03T16:50:23Z
2019-05-31
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv LEITE, Rui Pimentel. Automatic estimation of canine heart murmur with electronic stethoscope and software. 2019. 73 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4373
identifier_str_mv LEITE, Rui Pimentel. Automatic estimation of canine heart murmur with electronic stethoscope and software. 2019. 73 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4373
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica
UTFPR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica
UTFPR
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv riut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.br
_version_ 1850498347604901888