Comprehensive evaluation of multivariate adaptive regression spline-based approaches for solving the inverse electrocardiography problem with experimental datasets
Ters elektrokardiyografi problemini çözmek için çok değişkenli uyarlanabilir regresyon eğrileri tabanlı yaklaşımların deneysel veri setleriyle kapsamlı değerlendirilmesi
- Tez No: 846993
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YEŞİM SERİNAĞAOĞLU DOĞRUSÖZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 113
Özet
Kalbin elektriksel aktivitesinin vücut yüzey potansiyeli ölçümlerinden yeniden yapılandırılması olarak tanımlanan elektrokardiyografinin ters problemi, biyomedikal mühendisliğinde zorlu bir uğraş olmaya devam etmektedir. Son yıllarda veriye dayalı çok değişkenli adaptif regresyon eğrileri (MARS) tabanlı yaklaşımlar, verileri kısıtlayan yöntemlere kıyasla üstün doğruluk göstermiştir. Bu nedenle MARS tabanlı çözüm yaklaşımlarının kapsamlı bir şekilde araştırılması zorunludur. Bu çalışmanın temel amacı MARS tabanlı yaklaşımın etkinliğini araştırmaktı. Bunu başarmak için eğitim ve test verileri klinik senaryoları yansıtacak şekilde değiştirildi. Kapsamlı çalışmaların sonuçları, MARS tabanlı modelin depolarizasyon ve repolarizasyon bölgesi yeniden yapılandırmaları için karşılaştırılabilir doğruluklar gösterdi (p > 0.05). Ayrıca eğitim verilerindeki gürültü düzeylerinin çeşitliliği ve geometrik hatalar, modelin hatalı test atımları için kalp potansiyellerini tahmin etme başarısını artırarak klinik uygulamalara uygunluğunu kanıtladı. Bu tezin ikinci aşaması, yeni bir deneysel veri seti aracılığıyla MARS tabanlı yaklaşımın farklı müdahalelerdeki akış ve tempo hızı değişimlerine tepkisini araştırdı. Atipik akış hızlarına maruz kaldığında modelin sinyal paternlerini doğru bir şekilde yeniden oluşturma becerisi, özellikle yüksek hızlarda azaldı. Ayrıca, 5 ml/dakika kadar düşük akış hızları için, medyan uzaysal ve zamansal tahmin korelasyonları, daha yüksek akış hızlarına kıyasla büyük düşüşler yaşadı. Bu çalışmanın bulguları, ters elektrokardiyografi için MARS tabanlı çözüm yaklaşımlarının daha derinlemesine anlaşılmasına katkıda bulunarak, zorlu koşullar altında kardiyak elektriksel aktivitenin doğru şekilde haritalandırılmasındaki potansiyellerini açığa çıkarttı. MARS'ın parametrik olmayan, uyarlanabilir ve veriye dayalı doğası, akış ve ilerleme hızlarının etkisine dair fikir sağlarken yeni bir deneysel veri setinin dahil edilmesiyle daha da doğrulandı.
Özet (Çeviri)
The inverse problem of electrocardiography (ECG), defined as the reconstruction of electrical activity of the heart from body surface potential (BSP) measurements remains a challenging endeavor in biomedical engineering. In recent years, data-driven multivariate adaptive regression spline (MARS) based approaches have demonstrated superior accuracy compared to the methods that constrain the data. Therefore, a thorough investigation of MARS-based solution approaches is imperative. The primary objective of this study was to explore the effectiveness of MARS-based approach. To achieve this, the training and test data have been altered to reflect clinical scenarios. The results of extensive runs suggest that the MARS-based model shows comparable accuracies for depolarization and repolarization region reconstructions (p > 0.05). In addition, the diversity of noise levels and geometric error in the training data increases the model's success at estimating heart potentials for erroneous test beats, proving its suitability for clinical applications. The second stage of this thesis explored the reaction of the MARS-based approach to flow and pacing rate variations in different interventions through a novel experimental data set. When exposed to atypical flow rates, the model's proficiency in accurately reconstructing signal patterns diminishes, especially at elevated pacing rates. Besides, for flow rates as low as 5 ml/min, median spatial and temporal estimation correlations experience major drops compared to the higher flow rates. The findings of this study contribute to a deeper understanding of MARS-based solution approaches for inverse ECG, unveiling their potential in accurately mapping cardiac electrical activity under challenging conditions. The nonparametric, adaptive, and data-driven nature of MARS is further validated by the incorporation of a contemporary experimental data set while providing insights into the impact of flow and pacing rates.
Benzer Tezler
- Computer-aided diagnosis of Alzheimer's disease and mild cognitive impairment with MARS/CMARS classification using structural MR images
Alzheimer hastalığı ve hafif bilişsel bozukluğun MARS/CMARS sınıflandırma ile yapısal MR görüntüleri üzerinden bilgisayar destekli tanılanması
ALPER ÇEVİK
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEHÇET MURAT EYÜBOĞLU
PROF. DR. GERHARD WİEHELM WEBER
- A comparison of data mining methods for prediction and classification types of quality problems
Tahmin etme ve sınıflandirma kalite problemleri özelinde veri madenciliği metotlarının karşılaştırılması
ZEYNEP ANAKLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA KARASAKAL
PROF. DR. GÜLSER KÖKSAL
- Pertübasyon yöntemi ile hassas veri güvenliğine yönelik çok değişkenli veriler için tahmin analizi
Prediction analysis for multivariate data with respect to sensitive data security using the perturbation method
İLKER İLTER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSakarya ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAFİYE SENCER
- Many‐objective multi‐criteria diet optimization problem
Çok amaçlı çok kriterli diyet eniyileme problemi
CUMALİ TÜRKMENOĞLU
Doktora
İngilizce
2023
Beslenme ve Diyetetikİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE ŞİMA ETANER UYAR
DR. ÖĞR. ÜYESİ BERNA KİRAZ
- İmalat performansının değerlendirilmesi : Türkiye sanayi işletmelerinde bir alan araştırması
Evaluation of manufacturing performance: A field study in Turkish industrial enterprises
ARZU KARAMAN
Doktora
Türkçe
2009
İşletmeİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SITKI GÖZLÜ