شماره ركورد
34841
پديد آورنده
محمدمهدي ميرزاعلي محمدي
عنوان
پيشبيني بازيابي عصبي از كما پس از ايست قلبي با به كارگيري الگوريتم هاي هوش مصنوعي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/10/22
استاد راهنما
دكتر علي صدر
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
پيشبيني دقيق روند بهبودي در بيماران در كما پس از ايست قلبي مي تواند با به كارگيري سيگنال هاي EEG و ويژگي هاي مرتبط با ايست قلبي بهبود يابد. هدف اين پژوهش استفاده از روش هاي يادگيري ماشين و يادگيري عميق براي توسعه و مقايسه مدل ها و شناسايي ويژگي هاي ورودي مؤثر است. نتايج بيماران بر اساس مقياس عملكرد مغزي (CPC) به دو دسته بهبودي خوب و ضعيف تقسيم شدند. دو معماري پركاربرد يادگيري عميق، ConvNeXt و EEGNet ، پياده سازي شدند. همچنين هشت مدل يادگيري ماشين شامل Naive Bayes ، Logistic Regression ، Decision Tree ، Random Forest ، XGBoost ، LightGBM ، Support Vector Machine و K-Nearest Neighbors آموزش داده شدند. براي بهبود عملكرد، پنج روش تجميعي شامل bagging ، boosting ، stacking ، voting و يك روش مبتني بر قانون به كار گرفته شد. اين مطالعه شامل 350 بيمار به صورت تصادفي براي آموزش و اعتبارسنجي و 80 بيمار مستقل براي آزمون بود. دقت مدل هاي يادگيري عميق در مرحله اعتبارسنجي از مقدار 0.68 فراتر نرفت و بيش برازش مشاهده شد. تحليل آماري ويژگي هاي پيوستگي كلي، روند بهبودي، زمان بازگشت جريان خودبه خودي خون و ريتم شوك پذير را به عنوان ويژگي هاي مهم شناسايي كرد. با استفاده از اين ويژگي ها، مدل Logistic Regression به دقت 0.79 و امتياز F1 برابر با 0.844 دست يافت. مدل تجميعي رأي گيري اكثريت متشكل از NB ، LR و RF بالاترين عملكرد را با دقت 0.83 ، امتياز F1 برابر با 0.83 و AUC-ROC برابر با 0.86 نشان داد. يافته هاي ما بر اهميت ويژگي هاي طولي EEG مانند پيوستگي تأكيد دارند و از به كارگيري روش هاي يادگيري تجميعي براي افزايش قابليت اعتماد در پيش بيني بهبودي عصبي حمايت مي كنند. هرچند مدل هاي يادگيري عميق قادر به شناسايي الگوهاي پيچيده هستند، اما در شرايطي كه بيش برازش يك مشكل اساسي است، طبقه بندهاي سنتي يادگيري ماشين مي توانند عملكرد بهتري داشته باشند.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/31
عنوان به انگليسي
Predicting Neurological Recovery from Coma After Cardiac Arrest Using Artificial Intelligence Algorithms
تاريخ بهره برداري
4/21/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدمهدي ميرزاعلي محمدي
چكيده به لاتين
Accurate prediction of recovery in post-cardiac arrest comatose patients can be improved by incorporating EEG signals and cardiac arrest characteristics. This study aims to leverage machine learning and deep learning techniques to develop and compare predictive models for patient outcomes, also identifying effective input features.
Outcomes were classified into good and poor categories based on the Cerebral Performance Category (CPC). Two commonly used deep learning architectures, ConvNeXt and EEGNet, were implemented. To reduce data dimensionality, four key features were selected based on their relevance to neurological outcomes. Eight machine learning models including Naive Bayes, Logistic Regression, Decision Tree, Random Forest, XGBoost, LightGBM, Support Vector Machine, and K-Nearest Neighbors were trained. To enhance performance, five ensemble methods including bagging, boosting, stacking, voting, and a rule-based were applied.
The study included 350 randomly selected patients for training and validation, and an independent group of 80 patients for testing. The accuracy of deep learning models in validation did not exceed 0.68, experiencing overfitting. Statistical analysis identified overall continuity, recovery progress, ROSC time, and shockable rhythm as important features. Using the selected features, Logistic Regression achieved an accuracy of 0.79 and an F1-score of 0.844. The majority voting ensemble combining NB, LR, and RF had the highest accuracy of 0.83, F1-score of 0.83, and AUC-ROC of 0.86, requiring 4.65 seconds of prediction time per patient.
Our findings highlight the value of long temporal and sequential EEG features such as continuity, and support the use of ensemble learning to improve the reliability in the prediction of neurological recovery. Although deep learning models can detect various patterns, traditional machine learning classifiers can outperform them when overfitting is a critical problem. In these cases, dimensionality reduction plays a key role in predictive systems.
كليدواژه هاي فارسي
يادگيري ماشين , سيگنال الكتروانسفالوگرافي , پيشبيني بازيابي عصبي , بيماران كما , ايست قلبي
كليدواژه هاي لاتين
machine learning , electroencephalography signal , neurological recovery prediction , comatose patients , cardiac arrest
Author
Mohammad Mahdi Mirza Ali Mohammadi
SuperVisor
Dr. Ali Sadr