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Simulação de eletrocardiograma com o modelo de McSharry
| Summary: | O presente estudo teve como objetivo desenvolver um sistema de simulação de sinais ECG baseados no modelo matemático de McSharry, recorrendo a dois métodos numérico distintos: Euler Maruyama, na sua formulação estocástica, e Runge Kutta, enquanto referência determinística. O estudo focou-se em avaliar a capacidade destes métodos para gerar sinais ECG realistas e fisiologicamente plausíveis, tanto em condições normais como em cenários patológicos, nomeadamente taquicardia, através da modulação apropriada dos parâmetros intrínsecos do modelo. Para analisar a comparações entre os métodos foram implementadas métricas abrangentes no domínio temporal e espectral, incluindo erro quadrático médio, erro absoluto médio, coeficientes de correlação, análise de intervalos RR, amplitudes dos picos R. Os resultados demonstraram que ambos os métodos produzem sinais com morfologia consistente com registos reais, evidenciando uma reprodução fidedigna das ondas P, QRS e T. O método Runge Kutta forneceu uma trajetória determinística suave e estável, enquanto o método Euler Maruyama introduziu variabilidade ciclo a ciclo semelhante à observada em sinais biológicos, reforçando a relevância da modelação estocástica para simulação de fenómenos cardíacos. A análise evidenciou, no entanto, que alguns coeficientes de amplitude associados ao modelo necessitam de refinamento para assegurar plena coerência fisiológica ao nível das ondas PQRST. Apesar destas limitações, concluiu-se que a modelação matemática constitui uma abordagem promissora para a simulação de sinais ECG, com potencial para aplicações futuras em diagnóstico e monitorização cardíaca, apesar das limitações associadas aos métodos numéricos e ao próprio modelo. |
|---|---|
| Main Authors: | Hayashida, Camila |
| Other Authors: | Almeida, Lícia; Nogueira, Sofia; Ramos, Carlos; Oliveira Vilão de Ramos, Gina Maria |
| Subject: | Modelo matemático McSharry Euler-Maruyama Runge-Kutta Simulaçãao de ECG |
| Year: | 2025 |
| Country: | Portugal |
| Document type: | conference paper |
| Access type: | open access |
| Associated institution: | Instituto Politécnico do Porto |
| Language: | Portuguese |
| Origin: | Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto |
| Summary: | O presente estudo teve como objetivo desenvolver um sistema de simulação de sinais ECG baseados no modelo matemático de McSharry, recorrendo a dois métodos numérico distintos: Euler Maruyama, na sua formulação estocástica, e Runge Kutta, enquanto referência determinística. O estudo focou-se em avaliar a capacidade destes métodos para gerar sinais ECG realistas e fisiologicamente plausíveis, tanto em condições normais como em cenários patológicos, nomeadamente taquicardia, através da modulação apropriada dos parâmetros intrínsecos do modelo. Para analisar a comparações entre os métodos foram implementadas métricas abrangentes no domínio temporal e espectral, incluindo erro quadrático médio, erro absoluto médio, coeficientes de correlação, análise de intervalos RR, amplitudes dos picos R. Os resultados demonstraram que ambos os métodos produzem sinais com morfologia consistente com registos reais, evidenciando uma reprodução fidedigna das ondas P, QRS e T. O método Runge Kutta forneceu uma trajetória determinística suave e estável, enquanto o método Euler Maruyama introduziu variabilidade ciclo a ciclo semelhante à observada em sinais biológicos, reforçando a relevância da modelação estocástica para simulação de fenómenos cardíacos. A análise evidenciou, no entanto, que alguns coeficientes de amplitude associados ao modelo necessitam de refinamento para assegurar plena coerência fisiológica ao nível das ondas PQRST. Apesar destas limitações, concluiu-se que a modelação matemática constitui uma abordagem promissora para a simulação de sinais ECG, com potencial para aplicações futuras em diagnóstico e monitorização cardíaca, apesar das limitações associadas aos métodos numéricos e ao próprio modelo. |
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