Skip to main content
SUPERVISOR
بهناز انصاری (استاد مشاور) ناصر قدیری مدرس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Samaneh Samiei
سمانه سمیعی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Creating a complex network of time series to diagnose myopathy and neuropathy neuromuscular disorders
Electromyography (EMG) is a biomedical signal that shows information about the neuromuscular activity as well as muscular morphology. This signal is used to diagnose neuromuscular disorders. Improved analysis of electromyographic data will help the experts to correctly diagnose neuromuscular disorders, seizures, and related diseases, and to accelerate the healing process. Recently, several techniques are introduced fro mapping from the time series to the complex network. The time series is analyzed with the characteristics of a complex network. These methods are used in many scientific and research fields and could be exploited in understanding the dynamics or predicting how the system evolves.The resulting networks create a completely different visual that can be used by the physician to complement what is being taken from EMG signals. As a result, medical errors are reduced and the treatment process is carried out more accurately and quickly, following the correct identification of the disease and examining its various dimensions. The characteristics of a time series are mapped to summarized criteria. This summarization might lead to missing important information and prevent the model from preserving all the properties of a time series. Therefore, it is still challenging to find an approach that can maintain all the features of the time series and have a good representation of it. In this study, a new approach to building a network from an electromyographic time series is proposed using the visibility graph algorithm. The proposed method fills the shortcoming of previous approaches in terms of insufficient accuracy in terms of maintaining all the features of the time series and low rgb(29, 34, 40); font-family: "Helvetica Neue", Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: 13px; text-align: left; text-indent: 0px; white-space: normal;" Electromyography, rgb(29, 34, 40); font-family: "Helvetica Neue", Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: 13px; text-align: left; text-indent: 0px; white-space: normal;"
ویژگی‌های ساختاری خاص آنها می‌پردازد) را نشان می‌دهد. از این سری‌زمانی برای تشخیص دقیق ‌‌اختلال‌های عصبی عضلانی استفاده می‌شود. تحلیل هر چه دقیق‌تر داده‌های الکترومیوگرافی برای تشخیص صحیح و تسریع در روند درمان ‌اختلالات عصبی عضلانی، تشنج و بیماری‌های مربوط به آن کمک به سزایی می‌کند. در سال‌های اخیر، تکنیک‌های تجزیه و تحلیل داده‌ها منجر به ارائه چندین روش نگاشت سری‌زمانی به شبکه پیچیده شده‌اند. این نگاشت‌ها با هدف استفاده از معیارهای شبکه برای توصیف سری‌زمانی در بسیاری از زمینه‌های علمی و پژوهشی از جمله پزشکی، به کار گرفته می‌شوند. این تکنیک‌ها نه تنها می‌توانند برای درک پویایی یا پیش‌بینی نحوه تکامل سیستم با زمان مؤثر باشند بلکه در نگاشت ویژگی‌های یک سری‌زمانی به معیارهای کمینه و قابل نمایش هم کاربرد دارند. شبکه‌های حاصل، دید بصری کاملا متفاوتی را ایجاد می‌کنند که می‌تواند در تکمیل یافته‌های پزشک از سری‌زمانی مورد استفاده قرار گیرد. این امکان می‌تواند منجر به کاهش خطا و شناسایی دقیق‌تر بیماری و افزایش دقت و سرعت روند درمان گردد. فرآیند نگاشت، ممکن است باعث از دست رفتن اطلاعات مهمی از سری‌زمانی شود و تمام خواص یک سری‌زمانی را حفظ نکند. بنابراین یافتن رویکردی که بتواند ضمن حفظ تمام خواص سری‌زمانی،‌ نمایش مناسبی از آن ارائه دهد، همچنان مسئله‌ای حائز اهمیت به شمار می‌رود. این چالش در حوزه پزشکی،‌ روی ساخت یک شبکه پیچیده از روی سری‌زمانی شامل سیگنال‌های ثبت شده در نوار قلب،‌ مغز و عصب عضله و مانند‌ آن تمرکز دارد. تجزیه و تحلیل این سری‌زمانی با هدف بازنمایی به شبکه پیچیده و به منظور افزایش دقت تشخیص و تسریع در روند درمان اختلالات عصبی عضلانی،‌ تشنج و دیگر بیماری‌های این حوزه در نظر گرفته می‌شود. با توجه به اینکه روش‌های قبلی نگاشت از دقت کافی برخوردار نبوده‌اند، در این پژوهش رویکرد جدیدی برای ساخت شبکه از روی سری‌زمانی الکترومیوگرافی، با استفاده از روش گراف‌ پدیداری ارائه شده است. رویکرد پیشنهادی به این صورت است که ابتدا سیگنال‌های الکترومیوگرافی فریم‌بندی شده و پس از آن برای از بین بردن نوسانات سیگنال و متمرکز‌شدن روی مقادیر اصلی آن، به یافتن پوش خطی سیگنال پرداخته می‌شود. سپس با الگوریتم گراف پدیداری، سری‌زمانی پردازش شده، به شبکه پیچیده نگاشت می‌شود. شبکه‌های حاصل از رویکرد پیشنهادی، قابلیت تفکیک بین نمونه‌های سالم و بیمار را دارند و با بررسی ساختار آن‌ها می‌توان به اطلاعات مفیدی راجع به بیمار و یا سالم بودن نمونه‌ها دست‌ یافت. در گام بعدی با در دست داشتن ماتریس مجاورت شبکه‌های حاصل، ویژگی‌های شبکه‌های ایجاد شده پس از استخراج و بررسی با تحلیل واریانس، به صورت ماتریس ویژگی‌ها و به عنوان ورودی به دسته‌بندها داده می‌شود. در نهایت ارزیابی عملکرد رویکرد پیشنهادی و شبکه عمیق عصبی، دقت ??/?? درصد برای داده‌های آموزشی و ??/?? درصد برای داده‌های تست را به همراه داشت. بنابراین، روش پیشنهادی ضمن بازنمایی مناسب شبکه و دربرگرفتن خواص سری‌زمانی برای سه نوع الکترومیوگرافی سالم، میوپاتی و نوروپاتی؛ ضعف تکنیک‌های قبل را پوشانده و از نظر دقت و صحت، فراخوانی، تشخیص‌پذیری و شاخص F نسبت به کارهای پیشین عملکرد بهتری دارد. الکترومیوگرافی، دسته‌بندی، شبکه‌پیچیده، میوپاتی، نوروپاتی، اختلالات عصبی‌عضلانی، سری‌زمانی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی