Research on Biomedical Engineering
http://www.rbejournal.periodikos.com.br/article/doi/10.4322/rbeb.2012.051
Research on Biomedical Engineering
Original Article

Sistema inteligente para auxílio ao diagnóstico no monitoramento fetal eletrônico por análise de cardiotocografias

A computer aided diagnostic intelligent system for electronic fetal monitoring based on cardiotocographies

Marques, João Alexandre Lôbo; Cortez, Paulo César; Feitosa, Francisco Edson de Lucena

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Resumo

A análise acurada da freqüência cardíaca fetal (FCF) corre lacionada com as contrações uterinas permite diagnosticar, e conseqüentemente antecipar, diversos problemas relativos ao bem estar fetal e à preservação de sua vida. O presente tra balho apresenta os resultados de um sistema híbrido, base ado em regras determinísticas e em um módulo de inferência nebuloso do tipo Mamdani, para análise de sinais coletados através de exames denominados cardiotocografias (CTG). As variáveis analisadas são: o valor basal da FCF, suas variabili dades de curto e de longo prazo, acelerações transitórias e de sacelerações, sendo estas classificadas por seu tipo e número de ocorrências. São utilizados dois modelos de classificação. A saída do sistema, em qualquer dos modelos, é um diagnós tico de primeiro nível baseado nestas variáveis de entrada. O sistema inteligente para auxílio ao diagnóstico no moni toramento fetal eletrônico por análise de cardiotocografias (SISCTG) foi desenvolvido na linguagem de scripts do progra ma MATLAB® v.7. O projeto conta também com uma parceria multi-institucional entre o Brasil e a Alemanha, envolvendo o Departamento de Engenharia de Teleinformática (DETI) da Universidade Federal do Ceará (UFC), a Maternidade Escola Assis Chateaubriand (MEAC), a Technische Universität München e a empresa alemã Trium GmbH, que fornece a base de dados utilizada neste trabalho. Os resultados apresentados pelo SISCTG mostram-se promissores, com um índice de acer tos (comparando-se os dois modelos utilizados) variando de 83% a 100%, de acordo com o tipo de diagnóstico. Isto permite projetar o aprimoramento deste sistema com novas variáveis de entrada (como a entropia aproximada da FCF e da sua vari abilidade). A validação do sistema contou com especialistas brasileiros e alemães na área obstétrica.

Palavras-chave

Frequência cardíaca fetal, Cardiotocografia, Lógica nebulosa, Diagnóstico, Inteligência computacional.

Abstract

The accurate analysis of the fetal heart rate (FHR) and its correlation with uterine contractions (UC) allow the diagnostic and the anticipa tion of many problems related to fetal distress and the preservation of its life. This paper presents the results of a hybrid system based on a set of deterministic rules and fuzzy inference system developed to analyze FHR and UC signals collected by cardiotocography (CTG) exams. The studied variables are basal FHR, short and long-term FHR variability, transitory accelerations and decelerations, these lasts classified by their type and number of occurrences. Two clas sification models are used. For both models, the system output is a first level diagnostic based on those input variables. The system is developed using the MATLAB® v.7 script language. The project is also supported by a multi-institutional agreement between Brazil and Germany, among the DETI (Departamento de Engenharia de Teleinformática of the Universidade Federal do Ceará), the MEAC (Maternidade-Escola Assis Chateaubriand), the TUM (Technische Universität München), and the Trium GmbH, a German company who supplied the database used in this project. The results are very promising with a diagnostic accuracy (considering the two models used) varying from 83% to 100%, according to the type of diagnostic. These results allow the projection of refinements of the proposed sys tem, inserting new input variables (such as the approximate entropy of the FHR and its variability). The system validation methodology was based on the knowledge of Brazilian and German obstetricians.

Keywords

Fetal heart rate, Cardiotocography, Fuzzy logic, Diagnostic, Computational intelligence
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