Deteção de arritmias cardíacas em eletrocardiogramas usando deep learning

As arritmias cardíacas são perturbações do ritmo cardíaco comuns e podem causar sérios riscos na vida das pessoas, sendo hoje em dia umas das principais causas de morte na população em geral, essencialmente nos países desenvolvidos e em desenvolvimento. Muitas destas mortes poderiam ser evitadas se fosse realizada a deteção e a monitorização prévia destas arritmias a partir do Eletrocardiograma (ECG). O ECG é um exame fundamental no diagnóstico de doenças cardiovasculares e em várias patologias clínicas, registando a informação relativa ao funcionamento do coração através da sua atividade elétrica em cada batimento cardíaco. Através da análise dos dados obtidos por ECG, pretende-se a identificação dos períodos com maior probabilidade de ocorrência de arritmia, possibilitando assim uma maior eficácia na deteção e previsão dos sistemas baseados em ECG. Desta forma, os pacientes poderão melhorar bastante a sua qualidade de vida, garantindo uma maior rapidez na intervenção médica. Ademais, esta abordagem permitirá evitar os efeitos colaterais das arritmias e possivelmente reduzir a administração da medicação. O objetivo deste trabalho passa pelo desenvolvimento de uma metodologia capaz de classificar sinais resultantes do ECG, para deteção de arritmias cardíacas. São apresentadas nesta dissertação diversas técnicas utilizadas para o processamento e classificação dos sinais ECG, pretendendo-se que sejam aplicadas neste trabalho algumas destas técnicas.Heart arrhythmia, a group of conditions in which the heartbeat is irregular, is known nowadays as one of the main causes of death, targeting specially the population in developed and developing countries. Most of these fatalities could’ve been avoided by the previous detection and monitorization of this condition, through an Electrocardiography (ECG). The ECG is a fundamental exam on the diagnosis of heart conditions and several clinical pathologies, through the heart’s electrical activity, it registers information related to its behavior. Considering the data obtained from the ECG, it is intended the identification of periods in which there is more probability of arrhythmia occurrence, allowing a more efficient detection and prediction on ECG based systems. Taking this into account, it is foreseen an improvement on patient’s quality of life, assuring a quick medical intervention, avoiding the collateral effects of this condition, and possibly decreasing the dependence on medication. The main purpose of this work is centered on the development of a methodology, capable of identifying ECG signals, for the detection of heart arrhythmia. On this thesis, there will be presented several techniques for the processing and classification of ECG signals, some of which will be applied on this work

Plataforma inteligente de apoio à decisão médica no transplante de órgãos

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (especialização em Informática Médica)A alocação adequada de órgãos para transplantação é crítica e crucial. No entanto, o número de órgãos a ser doados não é suficiente dada a quantidade de pacientes em lista de espera. Assim, a determinação do maior número possível de potenciais dadores, de forma eficiente e eficaz torna-se essencial e pode contribuir para melhorar a taxa de sucesso de transplantação de órgãos. Ao longo dos últimos anos, a utilização de Tecnologias de Informação (TIs) e de ferramentas computacionais em vários setores económicos, incluindo o setor da saúde, cresceu exponencialmente, já que têm potencial para transformar e melhorar a prestação de cuidados de saúde. Assim, e aliando a necessidade da eficiência na descoberta de potenciais dadores com a emergência das TIs na saúde, surge a necessidade de uma plataforma Web de apoio à decisão clínica. O objetivo desta plataforma é automatizar o processo de descoberta de informaçãoútil e acionável, através da utilização de tecnologias como Business Intelligence (BI) e Data Mining (DM), ajudando na tomada de decisão clínica diária. Assim, esta é responsável pela recolha, gestão, armazenamento e sinalização de potenciais dadores. No âmbito deste projeto de dissertação, foi redesenhada e otimizada a plataforma Web Organite, atualmente implementada no Centro Hospitalar do Porto (CHP). Envolveu transformações tanto no design da interface do utilizador, como no modo como a informação está organizada na plataforma, de forma a melhorar a experiência do utilizador e a interação com os dados clínicos. Foi ainda desenvolvida uma metodologia, com base em técnicas de Data Mining, para construir um modelo preditivo que avalia quais os pacientes que dão entrada no hospital que têm maior probabilidade em ser potenciais dadores de órgãos. O objetivo é tornar mais simples e eficaz o processo de identificação de potenciais dadores, contribuindo positivamente na tomada de decisão do Gabinete de Coordenação de Colheita e Transplantação (GCCT), e impactando na redução da lista de doentes que aguarda um transplante.Proper allocation of organs for transplantation is critical and crucial. However, the number of organs to be donated is not sufficient given the number of patients on the waiting list. Thus, the efficient determination of as many potential donors as possible becomes essential and can contribute to improved organ transplantation success rate. Over the last few years, the use of Information Technology (IT) and computing tools in different economic sectors, including the health sector, has grown exponentially since they have the potential to transform and improve health care delivery. Accordingly, and combining the need for efficiency in potential donors discovery with the emergence of IT on healthcare, this dissertation relies on the development of a platform to support clinical decision-making. The goal of this platform is to automate the process of discovering useful and actionable information using technologies such as Business Intelligence (BI) and Data Mining (DM), with the ultimate goal of improving daily clinical decisions. In this way, this platform is responsible for the collection, management, storage and signaling of potential donors. In the scope of this dissertation project, the Web platform, Organite, currently implemented at Centro Hospitalar do Porto (CHP), was redesigned and optimized. It involved transformations both on user interface and on backend tasks, to improve user experience and interaction with the clinical data. Furthermore, a methodology based on Data Mining techniques was developed, with the aim to build a predictive model that evaluates which hospital admitted patients are most likely to be potential organ donors. The goal is to make the process of identifying potential donors easier and more effective, contributing positively to clinical decision-making, and consequently reducing the list of patients awaiting for an organ transplant

Mineração de textos para o tratamento automático em sistemas de atendimento ao usuário

The explosion of new forms of communication between companies and new opportunities and means for companies to take advantage of this interaction. The way customers interact with companies has evolved in the recent years due to the increase in mobile devices and Internet access: clients who traditionally requested phone service migrated to electronic means of service, whether via smartphone app's or via customer service portals. As a result of this technological transformation of the communication medium, text mining has become an attractive form for companies to extract new knowledge from the register of interactions carried out by customers. Within this context, the telecommunications environment provides the inputs for conducting experiments due to the large volume of data generated daily in customer service systems. This job aims to analyze if the use of text mining increases the accuracy of data mining models in applications involving free texts. For this purpose, an application is developed that aims to identify clients likely to leave internal service environments (CRM) and migrate to regulatory agencies in the telecommunications sector [Baeza, Ricardo e Berthier ,1999]. Also addressed are the main problems encountered in text mining applications. Finally, the results of the application of classification algorithms on different data sets are presented for the evaluation of the improvement obtained with the inclusion of text mining for this type of application. The results obtained show a consolidated gain in the improvement of the acuraria in the order of 32%, making the mining of texts a useful tool for this type of problem.A explosão de novas formas de comunicação entre empresas e clientes proporciona novas oportunidades e meios para que empresas possam tirar proveito desta interação. A forma como os clientes interagem com as empresas tem evoluído nos últimos anos, devido ao aumento dos dispositivos móveis e o acesso à internet: clientes que tradicionalmente solicitavam atendimento via telefone migraram para meios de atendimento eletrônicos, sejam eles via app´s dos smartphones ou via portais de atendimento a clientes. Como resultado desta transformação tecnológica do meio de comunicação, a Mineração de Textos tornou-se uma atrativa forma das empresas extraírem conhecimento novo a partir do registro das interações realizadas pelos clientes. Dentro deste contexto, o ambiente de telecomunicações proporciona os insumos para a realização de experimentos devido ao grande volume de dados gerados diariamente em sistemas de atendimento a clientes. Esse trabalho tem por objetivo analisar se o uso de Mineração de Textos aumenta a acurácia dos modelos de Mineração de Dados em aplicações que envolvem textos livres. Para isso é desenvolvido uma aplicação que visa a identificação de clientes propensos a saírem de ambientes internos de atendimento (CRM) e migrarem para órgãos regulamentadores do setor de telecomunicações. Também são abordados os principais problemas encontrados em aplicações de Mineração de Textos. Por fim, são apresentados os resultados da aplicação de algoritmos de classificação sobre diferentes conjuntos de dados, para a avaliação da melhoria obtida com a inclusão da Mineração de Textos para este tipo de aplicação. Os resultados obtidos mostram um ganho consolidado na melhoria da acuraria na ordem de 32%, fazendo da Mineração de Textos uma ferramenta útil para este tipo de problema

O pensamento visual na relação entre imagem e texto : projeto e experimentação criativa na disciplina de Desenho A

Relatório de prática de ensino supervisionada, Mestrado em Ensino de Artes Visuais, Universidade de Lisboa, Instituto de Educação, 2018O relatório da Prática de Ensino Supervisionada, no âmbito do Mestrado em Ensino de Artes Visuais, dá conta da investigação-ação realizada durante o ano letivo de 2017-18 na Escola Secundária Rainha Dona Leonor, com uma turma do 11º ano do Curso Científico-Humanístico de Artes Visuais, na disciplina de Desenho A. A unidade de trabalho adota a metodologia de projeto, reforçando a importância da experimentação no processo criativo. Como tema, foi escolhida a articulação entre palavra e imagem como processo de transformação gráfica., tendo a poesia visual e a obra de Ana Hatherly como ponto de partida. Após uma revisão da literatura sobre o processo criativo e metodologia projetual, foi encontrado um modelo adequado à planificação da atividade. Desta forma, a unidade de trabalho articula-se em seis fases: definição do problema; investigação; experimentação; avaliação da experimentação – ideia; desenvolvimento da ideia – concretização; avaliação. A descrição e comentário das atividades propostas na PES segue a mesma estrutura. O relatório descreve também a investigação sobre imagemtexto que deu origem à construção de um recurso didático, cujas opções são comentadas e contextualizadas. No contexto da proposta pedagógica, os alunos realizaram dois exercícios de experimentação – caligrafia e tipografia – com o objetivo de desenvolver ideias para a peça final – com meios e materiais à escolha –, a instalar na exposição que encerrou a atividade. O processo de trabalho dos alunos constituiu o portfólio da atividade (avaliação sumativa). Para além deste, a avaliação considerou os exercícios e o trabalho final (avaliação sumativa).The report on the Supervised Teaching Practice (STP), within the scope of the Masters course in Visual Arts Teaching, provides an account on the action-research carried out during the 2017-18 school year at Rainha Dona Leonor Secondary School, with an 11th grade class, in the discipline of Drawing A, from the Scientific- Humanistic Course on Visual Arts. The unit of work adopts a project methodology, reinforcing the importance of experimentation in the creative process. The articulation between word and image as a process of graphical transformation was the theme adopted, starting from visual poetry and Ana Hatherly's work. After literature review on the creative process and design methodology, a suitable model was found to plan the action. In this way, the unit of work is articulated through six stages: defining the problem; research; experimentation; evaluation of the experimentation - idea; development of the idea - concretization; evaluation. The description and commentary on the activities proposed in the STP follow the same structure. The report also describes the research on imagetext, that gave rise to the development of a didactic resource, which options are commented and framed. In the pedagogical proposal's context, the students performed two exercises of experimentation ‒ calligraphy and typography ‒ towards the objective of developing ideas for the final piece ‒ with media and materials of their choice ‒ to be installed in the exhibition that finalized the activity. The work process of the students constituted the portfolio of the activity (formative assessment). In addition to this, the evaluation took under consideration the exercises and the final work (summative assessment)

Resolução de problemas em ambientes distribuídos : uma contribuição nas áreas da inteligência artificial e da saúde

O desenvolvimento de infra-estruturas computacionais nas unidades que prestam cuidados de saúde colocam sérios desafios à concepção e desenvolvimento de sistemas de Software (SW), e Hardware (HW), assim como às tecnologias de integração desses mesmos sistemas; i.e., à medida que a cardinalidade e complexidade dos sistemas computacionais aumenta, a integração de subsistemas, que se pretendem cooperantes e independentes, aproxima-se em dificuldade aos das aplicações de larga escala [Berner et al. 1996]. Itens da integração incluem suporte para uma grande variedade de Hardware computacional e acessórios, acesso a recursos computacionais aleatoriamente distribuídos, incorporação de sistemas de segurança, a possibilidade de parametrização e evolução de acordo com a progressão natural das necessidades dos utilizadores, o controlo do desenvolvimento de Software e dos custos de manutenção, só para referir alguns. Sistemas de Informação Médica (SIM) computorizados serão claramente cruciais para a viabilização de sistemas de saúde no futuro [Altman 1997]. SIMs serão necessários para interligar instituições de saúde de modo a garantir que os cuidados de saúde são providenciados de acordo com as melhores directrizes e protocolos, sendo esta uma área em que Medicina e as Ciências da Computação se poderão sobrepor. O processamento automático de informação pode providenciar eficiência e poupanças ao sistema de saúde, nomeadamente numa melhor utilização do tempo dos agentes de saúde, melhores diagnósticos e terapias, prevenção de erros, menores tempos de internamente, assim como maior bem estar para os pacientes [Barnett & Cimino 1987] [Neves et al. 1999a]. Informática Médica (IM) é sem dúvida um campo emergente e, naturalmente, novas tecnologias serão chamadas para sustentar os seus constantes avanços [Wolfram 1995]. Com a Internet abre-se uma oportunidade sem precedentes para a cooperação global, trabalho em rede, acesso à informação e sua partilha. Oferece aos médicos a oportunidade de fazer parte do esforço pioneiro para fornecer acesso multimédia aos recursos médicos globalmente ligados [Bodenreider et al. 1998] [Neves et al. 1999b]. O objectivo deste trabalho passa por desenvolver um novo paradigma para a resolução de problemas na área médica através de uma estreita ligação entre as Ciências Médicas e as Ciências da Computação, com aplicação à resolução de problemas em sistemas complexos e dinâmicos, como o são o das unidades prestadoras de cuidados de saúde.The construction of a highly integrated hospital-wide computing infrastructure poses serious challenges to today software design, development and integration technologies; i.e., as the size and complexity of the computing systems grows, integration of independent co-operating sub-systems is becoming a potential approach to large-scale applications [Berner et al. 1996]. Issues in integration include support for a variety of computing and censoring hardware, access to arbitrarily distributed computing resources, incorporation of legacy systems, the ability to customise and evolve with changing user needs, the control of software development and maintenance costs, just to name a few. Clearly, computerized Medical Information Systems (MIS) will be crucial for the enabling of more efficient health care systems in the future [Altman 1997]. MIS will be needed to link health care institutions together to ensure that health care is provided in accordance with the best care guidelines and protocols, an area in which Medicine and Computer Science may overlap. Clinical computing can provide efficiencies and savings to the health care system, namely better use of professional health care provider time, better patient diagnosis and therapy, error prevention, shortened length of stay, and better patient outcome. Medical Informatics (MI) is indeed an emerging field, and naturally, new techniques are and will be brought in to sustain new advances [Wolfram 1995]. With Internet, an unprecedented opportunity for global co-operation, networking, information access, and sharing is open. It gives physicians the opportunity to be part of pioneering efforts to provide multimedia access to globally linked medical resources; i.e., it will emphasise the effects o [Bodenreider et al. 1998]. One's goal in this work aims at a new paradigm for problem solving based on theorem proving with application to diagnosis in complex, dynamic environments, which is a typical situation in any health care unit.Junta Nacional de Investigação Científica e Tecnológica (BD/1341/91-IA); PRAXIS/BD/3387/94