I AE I nte rna t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   7 ,   No .   2 J u n e   201 8 ,   p p .   90 ~ 94   I SS N:  2252 - 8938 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ai. v 7 . i2 . p p 90 - 94           90       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JA I   Cla ss ificatio n of  Atrial Ar rhy th m i a s usin g  Neural N etw o rk s       J a i U t k a rsh 1 ,   Ra j u K u m a P a nd ey 2 ,   Sh re y   K u m a D ub ey 3 ,   Sh ub ha m   Sin ha 4 ,   S.  S.  Sa hu 5   De p a rtme n o f   El e c tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g ,   Birl a   In stit u te o f   T e c h n o lo g y ,   M e sra ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   2 1 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Feb   7 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Ma y   19 ,   2 0 1 8       El e c tro c a rd io g ra m   (EC G is  a n   im p o rtan t o o u se d   b y   c li n icia n f o su c c e ss f u d iag n o sis  a n d   d e tec ti o n   o f   A rrh y th m ia s,  li k e   A tri a F ib ril lati o n   (A F a n d   A tri a F lu tt e (A F L ).   In   th is  m a n u sc rip t,   a n   e f f icie n te c h n iq u e   o f   c las si fy in g   a tri a a rrh y th m ias   f ro m   No r m a S in u Rh y th m   (NSR)  h a b e e n   p re se n ted .   A u to re g re ss iv e   M o d e ll in g   h a b e e n   u se d   t o   c a p t u re   th e   f e a tu re o th e   ECG   sig n a l,   w h ich   a re   th e n   f e d   a in p u ts  to   th e   n e u ra n e tw o rk   f o r   c las si f ica ti o n .   T h e   sta n d a rd   d a ta b a se   a v a il a b le  a P h y sio n e Ba n k   re p o sit o ry   h a b e e n   u se d   f o train in g ,   v a li d a ti o n   a n d   tes ti n g   o f   th e   m o d e l.   Ex h a u stiv e   e x p e ri m e n tal  stu d y   h a b e e n   c a rried   o u b y   e x tra c ti n g   EC G   s a m p les   o d u ra ti o n   o f   5   se c o n d s,  1 0   se c o n d s   a n d   2 0   se c o n d s.  I p r o v id e a n   a c c u ra c y   o 9 9 %   a n d   9 4 . 3 %   o n   train in g   a n d   t e st  se re sp e c ti v e l y   f o 5   se c   re c o rd in g s I n   1 0   se c   a n d   2 0   se c   sa m p le s   it   sh o w 1 0 0 %   a c c u ra c y .   T h u s,  th e   p ro p o se d   m e th o d   c a n   b e   u se d   t o   d e tec t h e   a rrh y th m ias   in   a   s m a ll   d u ra ti o n   re c o rd in g s   w it h   a   f a irl y   h ig h   a c c u ra c y .   K ey w o r d :   A tr ial  Fib r illatio n   A tr ial  Flu tter   Au to r eg r es s i v Mo d ellin g   E C G   Neu r al  Net w o r k s   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   S.  S.  Sah u ,   Dep ar t m en t o f   E lectr o n ics a n d   C o m m u n icat io n   E n g i n ee r in g ,   B ir la  I n s titu te  Of   T ec h n o lo g y ,   Me s r a,   R an c h i,  J h ar k h a n d ,   8 3 5 2 1 5 ,   I n d ia .   E m ail: s s s a h u @ b it m e s r a. ac . in       1.   I NT RO D UCT I O N   E lectr o ca r d io g r am   o r   E C i s   u s ed   to   r ec o r d   th elec tr ical   ac tiv it y   o f   t h h ea r o v er   ce r tain   ti m e   p er io d .   A n y   ab n o r m alit y   o r   d ev iatio n   f r o m   n o r m al   E C G   ca n   p r o v to   b f a tal  f o r   p ati en ts .   Mo s tl y ,   t h ese   ab n o r m alitie s   ar o b s er v ed   b y   t h n a k ed   e y e s   o f   t h d o cto r   an d   h av co n s id er ab le  ch an ce s   o f   b ein g   u n d etec ted .   T w o   o f   th m o s co m m o n   lif t h r ea ten in g   A r r h y th m ia s   ar A tr ial  Fib r illa tio n   an d   A tr ial  Fl u tter   [1 - 6 ] .   A tr ial  f ib r illatio n   in v o l v es  ir r e g u lar   h ea r t b ea t.  I h a s   n o   v i s ib le  s y m p to m s   an d   i s   ter m ed   as  Si len t   Dis ea s e ,   m a k i n g   its   d iag n o s i s   ex tr e m el y   d i f f icu l t.  I f   r e m ain   u n d etec ted ,   it   ca n   lead   to   s tr o k e,   h ea r f ail u r o r   ev en   s u d d en   d ea t h s   [ 7 ] .   Stat is tics   s u g g e s t h at   ap p r o x i m a tel y   3 3 . 7   m illi o n   p eo p le  w o r ld w id h a v atr ial   f ib r illatio n ,   w ith   th m aj o r ity   co n s tit u ti n g   d e v elo p ed   n ati o n s   [ 8 ] .   A tr ial  f l u tter   i s   th e   ab n o r m alit y   i n   th e   b ea tin g   r ate  o f   th h ea r d u t o   an   ab n o r m al  co n d u ct io n   cir cu it  d ev elo p in g   in s id r ig h at r iu m .   T h is   r ed u ce s   th b lo o d   p u m p i n g   ca p ac it y   o f   th e   h ea r a n d   ca n   lead   to   m aj o r   h ea r d is ea s es  lik e   s tr o k e,   co n g esti v h ea r t   f ail u r an d   h ea r attac k   [ 9 ] .   Var io u s   s i g n al  p r o ce s s i n g   tech n iq u es  h a v b ee n   u s ed   in   an   att e m p to   d etec an d   class i f y   atr ial  f ib r illatio n   a n d   atr ial  f l u tter .   T i m F r eq u en c y   an al y s is ,   R R   i n ter v a l ir r eg u lar it y ,   Hid d en   Ma r k o v   Mo d els ar f e w   o f   th p ast tec h n iq u es  u s ed   f o r   s ep ar atio n   o f   A F a n d   A F L   f r o m   n o r m a l si n u s   r h y t h m .     Ho w e v er ,   th e y   a ll  s u f f er ed   f r o m   i n h er en d is ad v an tag e s   d u to   q u ick   c h an g i n g   r h y th m s   o f   E C G   s ig n al s   [ 1 0 - 1 5 ] .   Dif f er e n tech n iq u es  h a v b ee n   u s ed   in   an   atte m p to   class i f y   t h E C s i g n al s   w it h   a   m ax i m u m   p o s s ib le  ac c u r ac y   [ 1 6 - 2 0 ] .   A n   ac cu r ac y   o f   9 3 h av b ee n   r ep o r ted   in   m an u s c r ip u s i n g   f ea t u r ex tr ac tio n   tech n iq u e   b ased   o n   t h p r o d u ct  o f   th p u ls e   d u r atio n ,   p u ls e   ar ea   an d   p u ls s lo p o f   th f il ter ed   a m b u lato r y   E C G   s i g n al  [ 2 1 ] .   Fu r t h er m o r e,   m an u s cr ip u s i n g   A r ti f icial  Ne u r al  Ne t w o r k   ( A NN) ,   r ep o r ts   an   ac cu r ac y   o f   8 2 in   ar r h y t h m i class i f icatio n   [ 2 2 ] .   An o th er   p ap er   u s in g   d ee p   C o n v o l u tio n al  Neu r al  Ne t w o r k   ( C NN)   as  t h lear n in g   al g o r it h m   r ep o r ts   an   ac cu r ac y   o f   9 7 [ 1 ] .   A n o t h er   m an u s cr ip u s es  S u p p o r Vec to r   Ma ch i n ( SVM)   class if ier   to   r ep o r t a n   ac cu r ac y   o f   9 7 % [ 7 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     I SS N:  2252 - 8938       C la s s i fica tio n   o f A tr ia l A r r h yth mia s   u s in g   N eu r a l Netw o r k s   ( Ja i U tka r s h )   91   I n   th i s   m an u s cr ip t,  n e u r al   n et w o r k   b ased   ef f icie n m o d el  h as  b ee n   p r o p o s ed   to   i m p r o v th e   d etec tio n   an d   cla s s i f icatio n   o f   ar r h y t h m ia s f r o m   n o r m al   s i n u s   r h y t h m .   Firstl y ,   t h f ea t u r es  o f   th e   E C s i g n a ls   ar ex tr ac ted   u s i n g   Au to r eg r es s iv m o d elli n g   a n d   th e n ,   t h ese   f ea t u r es a r f ed   i n to   n e u r al  n et w o r k   to   cla s s i f y   th ar r h y th m ia s .   T h is   p ap er   is   d iv id ed   in to   4   s ec tio n s .   Sectio n   2   g i v es  t h m et h o d o lo g y   i n v o lv ed   in   d esi g n in g   th e f f ic ien c lass if ica tio n   m o d el  o f   5   s ec ,   1 0   s ec   an d   2 0   s ec   d u r atio n   ar r h y th m ia s   s a m p les.  Sect io n   3   d escr ib es  th e   ar tific ial  n e u r al  n et w o r k   u s ed   to   o b tain   th e   r es u lts .   Sec tio n   4   g iv e s   t h f i n al   r esu lt s ,   f o llo w ed   b y   th o v er all  co n cl u s io n   o f   t h w o r k   i n   Sectio n   5 .       2.   M E T H O DO L O G Y   2 . 1 .    Da t a ba s e   T h ex is ti n g   s ta n d ar d   d atab ase  av ailab le  at   P h y s io n et   b an k   ar ch iv e   h a s   b ee n   u s ed   f o r   tr ain i n g   an d   test i n g   o f   t h m o d el.   T h MI T /B I at r ial  f ib r illatio n   d atab ase  [ 2 3 ]   co m p r is ed   o f   2 3   atr ial  f lu tter   E C G   r ec o r d in g s ,   s a m p led   at  th r at o f   1 2 5 0   Hz.   T h MI T /B I No r m a s i n u s   r h y t h m   d atab ase   [ 2 4 ]   h ad   1 8   n o r m al   s in u s   r h y th m   r ec o r d ed   an d   s a m p led   at  1 2 8   Hz.   T h MI T B I ar r h y t h m ia  d atab ase  [ 2 5 ]   co n s is ted   o f   3   r ec o r d s   o f   atr ial  f lu t ter ,   at  th e   s a m p li n g   f r eq u e n c y   o f   3 6 0   Hz.   Ou o f   t h o b tain ed   s a m p les,  th tr ai n i n g   a n d   test i n g   o f   t h s a m p les  h av b e en   d o n b y   e x tr ac ti n g   s i g n al s   o f   5   s ec   d u r atio n ,   1 0   s ec   d u r at io n   an d   2 0   s ec o n d   d u r atio n .   T h n u m b er   o f   tr ai n in g   a n d   tes s a m p les  f o r   ea ch   o f   a tr ial  f ib r illatio n ,   f l u tte r   an d   n o r m a s i n u s   r h y t h m   f o r   th th r ee   s a m p le  d u r atio n   h a s   b ee n   p r esen ted   in   T ab le   1 .   I ca n   b s ee n   f r o m   T ab le  1   th at  th to tal  s a m p les ar d iv id ed   in   th r ati o   o f   4 :1   as tr ain in g   s et  an d   te s t   s et.       T ab le   1 .   Nu m b er   o f   s a m p le s   f o r   ar r h y t h m ias d etec tio n   S a mp l e   D u r a t i o n   A t r i a l   F i b r i l l a t i o n   A t r i a l   F l u t t e r   N o r mal   S i n u s   R h y t h m   T r a i n i n g   samp l e s   T e st i n g   S a mp l e s   T o t a l   T r a i n i n g   samp l e s   T e st i n g   S a mp l e s   T o t a l   T r a i n i n g   samp l e s   T e st i n g   S a mp l e s   T o t a l   5   se c   2 4 0   60   3 0 0   77   20   97   1 7 2   44   2 1 6   1 0   se c   2 0 2   50   2 5 2   37   9   46   1 7 2   44   2 1 6   2 0   se c   1 1 2   28   1 4 0   17   5   22   1 7 2   44   2 1 6       2 . 2 .     Aut o re g re s s iv m o del li ng   I n   au to r eg r es s i v m o d el  t h p r esen o u tp u o f   a n y   t i m s er ies  is   p r ed icted   f r o m   t h p ast  o u tp u ts .   B asicall y ,   it  f it s   an   o p ti m ized   cu r v to   t h ex i s ti n g   d ata  p o in ts .   I h as  b ee n   u s ed   s u cc e s s f u l l y   i n   v ar io u s   f ield s   s u c h   as  s p ee ch   p r o ce s s i n g [ 2 6 ] ,   p atter n   r ec o g n itio n [ 2 7 ]   an d   b io m ed ical  s i g n al  p r o ce s s i n g [ 2 8 ] .   L et’ s   a s s u m a   ti m s er ies  Y   ( n )   w it h   s a m p le s   y 1 ,   y 2 ,   y 3 ,   e tc.   T h au to r eg r ess i v m o d el  ( AR   ( p ) ) ,   h av i n g   o r d er   p ,   is   d ef in ed   as     Y ( n ) = ( ) ( ) +   ( ) = 1             ( 1 )     Her e,   th p   is   t h o r d er   o f   th e   m o d el ,   ε  ( n )   is   ze r o   m ea n   w h ite  n o is s eq u e n ce   w it h   v ar i an ce   o f   σ .   T h A R   m o d el  p ar a m eter s   α p   h a s   b ee n   ca lcu la ted   u s i n g   B u r g s   m e th o d ,   b ased   o n   th p r in cip les  o f   m i n i m izatio n   o f   f o r w ar d   a n d   b ac k w ar d   l in ea r   p r ed ictio n   er r o r s   b y   s elec tin g   ap p r o p r iate  p r ed ictio n   co ef f ic ien ts   s u b j ec to   th e   co n d itio n   t h at  t h e y   m u s s ati s f y   th L e v i n s o n - D u r b in   r ec u r s iv al g o r ith m .   T h ese  co e f f ic i en ts   o b tai n ed   f r o m   th A R   m o d elli n g   o f   t h E C s ig n al  ar u s ed   as f ea t u r es to   t h ar tif ic ial  n e u r al  n et w o r k .     2 . 3 .     Art if ici a l N eura l N et wo rk   A r ti f icial   n e u r al  n et w o r k s   ( ANN)   ar m i m ic  o f   t h b io l o g ical  n eu r o n s   p r ese n i n   h u m an   b r ain .   T h ey   ar u s ed   to   p r o v id th in k in g   ca p ab ilit y   to   th m ac h i n es,  m ak i n g   th e m   s m ar t [ 2 9 ] .   F o r   o u r   a p p licatio n ,   n e u r al  n et w o r k   h av i n g   s in g le  h id d en   la y er ,   co m p r is i n g   o f   7   n e u r o n s   h a s   b ee n   u s ed .   T h f ea tu r e s   o b tain ed   f r o m   th e   A R   m o d el  ar e   u s ed   a s   i n p u t s   to   t h ANN.   T h o u tp u la y er   co n s i s ti n g   o f   3   n e u r o n s   h a s   b ee n   u s ed   to   s u cc e s s f u ll y   cla s s i f y   an d   d is ti n g u i s h   b et w ee n   n o r m a l Si n u s   r h y t h m s ,   A F a n d   A F L .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938   IJ - AI    Vo l.  7 ,   No .   2 ,     J u n e   20 1 8   :   90     94   92       Fig u r e   1 .   Stru ct u r al  A r ti f ic ial  Neu r al  N et w o r k       Scaled   co n j u g ate   g r ad ien b ac k   p r o p ag atio n   al g o r i th m   h a s   b ee n   u s ed   to   o b tain   t h co r r ec v al u o f   s y n ap ti c   w ei g h ts   a n d   h e n ce   m i n i m ize  t h m ea n   s q u ar er r o r   f u n ctio n .   I n   t h is   m et h o d ,   th lear n in g   r ate  is   ad j u s ted   at   ea ch   iter atio n .   A   s ea r c h   i s   m ad alo n g   t h co n j u g ate  g r ad ien d ir ec tio n   to   d eter m in e   th lear n i n g   r ate,   w h ic h   m i n i m ize s   th p er f o r m a n ce   f u n ctio n   alo n g   t h at  li n e.       3.   RE SU L T A ND  D I SCU SS I O N   An   ar ti f icial   n e u r al  n et w o r k ,   h av in g   s i n g le   h id d en   l a y er   is   u s ed   to   d if f er en t iat b et w ee n   f ib r illatio n ,   f l u tter   a n d   n o r m al   s in u s   E C G   s i g n al.   T h p er f o r m an ce   o f   t h n et w o r k   is   e v al u ated   b y   ca lcu la tin g   p ar am eter s   li k s p ec if ic it y ,   s e n s it iv i t y   an d   ac c u r ac y .   All  t h m etr ic s   ar b ased   t h p ar a m eter s ,   tr u p o s iti v e   ( T P ) ,   f alse p o s iti v ( FP ) ,   tr u n eg a ti v ( T N)   an d   f alse n e g ati v ( FN) .   Sen s iti v it y   is   t h n u m b er   o f   c o r r ec tly   id e n ti f ied   p o s itiv i n s ta n ce s .        =     +                    ( 2 )     Sp ec if icit y   is   t h n u m b er   o f   c o r r ec tly   id en ti f ied   n eg a tiv i n s tan ce s .        =     +                  ( 3 )     A cc u r ac y   is   t h co r r ec tn e s s   o f   th e   s y s te m ,   i.e .   t h clo s e n es s   o f   t h s y s te m   to   t h a ctu al  v al u e.   T h ese   p ar am eter s   ar ca lcu lated   f r o m   th d ata  p r esen ted   b y   t h co n f u s io n   m atr ix       =    +   +  +  +                ( 4 )     T h p r o p o s ed   m et h o d h as  b ee n   d ev elo p ed   u s in g   M A T L A B   s i m u latio n   e n v ir o n m en t.  T h s y s te m   is   tr ai n ed   u s i n g   n n s tar t’   GUI ,   b y   u s in g   d ata  s et  d iv id ed   in to   tr ain in g   an d   v alid atio n   s et  in   th r atio   o f   4 :1   an d   th en   th e   f i n al  r es u lt s   ar o b tai n ed   o n   an   i n d ep en d en t   test   s et.   T h AR   m o d el  is   tes ted   b y   v ar y i n g   t h n u m b er   o f   f ea t u r es  to   o b tain   th b est  f it.  T ab le   2   s h o w s   th p er f o r m a n c o f   th m o d el  in   th tr ain in g   s et  w ith   v aio u s   AR   f ea t u r es ( p ) ,   f o r   5   s ec   s ig n al  s a m p le.       T ab le  2 .   P er f o r m a n ce   r esu l t o f   n eu r al  n et w o r k   m o d el  f o r   5   s ec   ar r h y th m ia s   s a m p le   p   S e n si t i v i t y   S p e c i f i c i t y   A c c u r a c y   ( %)   AF   N S R   A F L   AF   N S R   A F L   2   1   1   0 . 1 3   0 . 7 2   1   1   8 5 . 9   4   0 . 9 4   1   0 . 5 5   0 . 8 6   1   0 . 9 6   9 0 . 2   6   0 . 9 8   1   0 . 7 6   0 . 9 1   1   0 . 9 9   9 5 . 1   8   0 . 9 6   0 . 9 9   0 . 6 9   0 . 9   0 . 9 9   0 . 9 8   9 3 . 1   10   0 . 9 9   1   0 . 9 4   0 . 9 8   0 . 9 9   1   9 9 . 0   12   0 . 9 9   1   0 . 9 4   0 . 9 8   0 . 9 8   1   9 8 . 1       I is   ev id e n f r o m   T ab le  2   th at  th b est  o p ti m u m   p er f o r m an c is   o b tain ed   f o r   n u m b er   o f   f e atu r es  eq u a to   1 0 .   T h p er f o r m a n ce   is   a ls o   ev a l u ated   f o r   d if f er e n ti m le n g t h   o f   s i g n al s .   T ab le  3   co m p ar es  th p er f o r m an ce   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     I SS N:  2252 - 8938       C la s s i fica tio n   o f A tr ia l A r r h yth mia s   u s in g   N eu r a l Netw o r k s   ( Ja i U tka r s h )   93   p ar am eter s   o f   th s y s te m   f o r   5   s ec ,   1 0   s ec   an d   2 0   s ec   s a m p les  o n   tr ain i n g   s et,   k ee p i n g   t h n u m b er   o f   f ea t u r es a s   1 0 .       T ab le  3 .   P er f o r m a n ce   o f   t h p r o p o s ed   m o d el  in   t h e tr ain i n g   s et   o f   5 , 1 0   an d   2 0   s ec   d u r atio n   r ec o r d in g s   ( k ee p in g   th m o d el  o r d er   as 1 0 )   T D u r a t i o n   o f   samp l e   ( se c )   S e n si t i v i t y   S p e c i f i c i t y   A c c u r a c y   ( %)   AF   N S R   A F L   AF   N S R   A F L   t   =   5   se c   0 . 9 9   1   0 . 9 4   0 . 9 8   0 . 9 9   1   99   t   =   1 0   se c   1   1   0 . 9 7   0 . 9 9   1   1   9 9 . 8   t   =   2 0   se c   1   1   1   1   1   1   1 0 0       I ca n   b s ee n   f r o m   T ab le  3   th at  tr ai n i n g   s e ac c u r ac y   is   b etter   f o r   al t h r ee   ti m e   d u r atio n   s a m p les .   T h ac cu r ac y   r an g es  f r o m   9 9 f o r   5   s ec   tim s i g n al  to   1 0 0 f o r   2 0   s ec   ti m s i g n a l.   T h p er f o r m a n ce   p ar am eter s   o f   t h i n d ep en d en test   s et   f o r   5   s ec ,   1 0   s ec   a n d   2 0   s ec   s a m p les  ar e   p r esen t ed   in   T ab le  4 .   T h s en s iti v i t y   r ea c h es  m i n i m u m   o f   0 . 9 5   an d   0 . 7 9   f o r   A an d   AF L   r esp ec tiv el y   f o r   th e   5   s ec   s a m p le.   T h s p ec if icit y   r ea c h es   m i n i m u m   o f   0 . 9 3   an d   0 . 9 6   f o r   A a n d   NS R   r esp ec ti v el y   f o r   th e   5   s ec   s a m p le.   T h e   m i n i m u m   an d   m a x i m u m   ac c u r ac y   o b tain ed   ar 9 4 . 3 an d   1 0 0 r esp ec tiv el y .   T h p er f o r m an ce   r es u lt s   o f   th e   test   s et s   f o r   t h th r ee   ca s es o f   v ar y i n g   ti m s a m p le  d u r atio n   ar p r esen ted   in   T ab le s   5 ,   6 ,   a n d   7.   I t is seen   f r o m   T ab le  4 ,   5   th at  th er e   ar s o m m i s clas s i f icatio n s   in   all  th e   th r ee   ca teg o r ies   n a m el y   a tr ial  f ib r illatio n ,   atr ia l   f l u tter   an d   n o r m al  s i n u s   r h y t h m ,   th er eb y   l i m itin g   t h ac cu r a c y   to   9 4 . 3 %.       T ab le  4 .   P er f o r m a n ce   r esu l ts   o n   ar r h y t h m ia s   in d ep en d e n t te s t s et   T i me   D u r a t i o n   o f   samp l e   ( se c )   S e n si t i v i t y   S p e c i f i c i t y   A c c u r a c y   ( %)   AF   N S R   A F L   AF   N S R   A F L   t   =   5   se c   0 . 9 5   1   0 . 7 9   0 . 9 3   0 . 9 6   1   9 4 . 3   t   =   1 0   se c   1   1   1   1   1   1   1 0 0   t   =   2 0   se c   1   1   1   1   1   1   1 0 0       T ab le  5 .   C o n f u s io n   m atr i x   o f   t h e i n d ep en d e n t es s et  f o r   5   s ec  a r r h y th m ia s a m p le     A t r i a l   F i b r i l l a t i o n   N o r mal   S i n u s   R h y t h m   A t r i a l   F l u t t e r   A t r i a l   F i b r i l l a t i o n   57   0   4   N o r mal   S i n u s   R h y t h m   3   4 4   0   A t r i a l   F l u t t e r   0   0   1 6       T ab le  6 .   I n d ep en d en t te s t set  m atr i x   f o r   1 0   s ec  ar r h y th m ia s   s a m p le     A t r i a l   F i b r i l l a t i o n   N o r mal   S i n u s   R h y t h m   A t r i a l   F l u t t e r   A t r i a l   F i b r i l l a t i o n   50   0   0   N o r mal   S i n u s   R h y t h m   0   4 4   0   A t r i a l   F l u t t e r   0   0   9       T ab le  7 .   I n d ep en d en t te s t set  m atr i x   f o r   2 0   s ec  ar r h y th m ia s a m p le     A t r i a l   F i b r i l l a t i o n   N o r mal   S i n u s   R h y t h m   A t r i a l   F l u t t e r   A t r i a l   F i b r i l l a t i o n   28   0   0   N o r mal   S i n u s   R h y t h m   0   4 4   0   A t r i a l   F l u t t e r   0   0   5       Fu r t h er   f r o m   t h r esu lts ,   it  i s   ev id en th at ,   t h er ar n o   m is c lass if ica tio n s   in   ca s o f   1 0   s ec   an d   2 0   s ec   s a m p le s ,   g i v i n g   it  a n   ac cu r ac y   o f   1 0 0 %.  T h co m p ar is o n   r esu lt s   o f   d i f f er en d u r atio n   s i g n al s   s h o w   t h at  t h e   p r o p o s ed   m et h o d   is   ef f icie n t i n   clas s if y i n g   th ar r y t h i m ia s   f r o m   s m all  d u r atio n   s i g n al s.       4.   CO NCLU SI O N   I n   th is   m a n u s cr ip t,  an   ac cu r ate  class i f icat io n   tech n iq u h as  b ee n   p r esen ted   to   s u cc es s f u ll y   d is tin g u is h   b et w ee n   Fib r illati o n ,   Fl u tter   a n d   n o r m al   E C G   s ig n al s Au to   r e g r e s s i v e   m o d el   is   u s ed   to   e x tr ac t   r elev an f ea t u r es  f r o m   t h E C s i g n als.  A r ti f ic ial  n e u r al  n et w o r k   h as  b ee n   u s ed   to   tr ain   t h m o d el T h e   p er f o r m a n ce   o f   t h m o d el  h as  b ee n   a s s e s s ed   i n   d i f f er en l en g t h   o f   s ig n al s   s u c h   as   5   s e c,   1 0 s ec   an d   2 0   s ec .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8938   IJ - AI    Vo l.  7 ,   No .   2 ,     J u n e   20 1 8   :   90     94   94   T h tr ain in g   s et  an d   test   s et   ac cu r ac y   o f   t h e m e th o d   o b tain ed   o n   th 5   s ec   ar r h y t h m ias  s a m p le   is   9 9 an d   9 4 . 3 % r esp ec tiv el y .   T h er ef o r e ,   th s y s te m   ca n   ea s il y   b u s e d   to   p r ed ict  atr ial  ar r h y t h m ias   w it h   a n   E C s i g n a o f   s m all  d u r atio n   w i th   f air l y   h ig h   ac c u r ac y .       RE F E R E NC E S   [1 ]   Ba h a re h P o u r b a b a e e ,   M e h rsa n Ja v a n Ro sh tk h a ri,   Kh a sh a y a rKh o ra sa n i.   De e p   c o n v o lu ti o n   n e u ra n e tw o rk a n d   lea rn in g   ECG   fe a tu re f o sc r e e n in g   p a ro x y s m a A tri a F ib ril latio n   P a ti e n ts” ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   S y ste ms ,   M a n   a n d   Cy b e rn e ti c s S y ste ms ,   V o l u m e   P P ,   Iss u e 9 9 ,   p p :   1 - 10,   2 0 1 7   [2 ]   P a h lm   O.  a n d   S o rn m o   L . ,   S o f t w a r e   QRS  d e te c ti o n   a m b u lato ry   m o n it o rin g -   A   R e v ie w” .   M e d .   Bi o l.   En g .   Co mp u t.   V o l   2 2 ,   p 2 8 9 - 2 9 7 ,   1 9 8 4 .   [3 ]   Ok a d a   M . ,   A   d ig it a f il ter  f o th e   QRS  c o m p lex   d e tec ti o n ,   IEE tra n s.  Bi o me d .   En g r . ,   V o l .   BM E - 2 6 ,   p 7 0 0 - 7 0 4 ,   19 7 9 .   [4 ]   V a n   Da m   R AA F ,   Bre k e l m a n F EM ,   Du isterh o u JS,   h ig h   p e rf o r m a n c e   M icro p ro c e ss o b a se d   a rrh y th m ias   m o n it o r” ,   IEE E   Co mp u ter s in   C a rd .   S o c . ,   p 4 4 9 - 4 5 2 ,   1 9 8 1 .   [5 ]   Re d d y   BRS ,   M u rt h y   IS N,  Ch a tt e rjee   P C,   Rh y th m   a n a l y sis  u sin g   v e c to rc a rd io g ra m IEE T ra n s.   Bi o me d .   E n g r . ,   V o l   BM E - 3 2 ,   p 9 7 - 1 0 4 ,   1 9 8 5 .   [6 ]   T re m b la y   G .   Leb lan c   A R.   Ne a r -   o p ti m a sig n a p re p ro c e ss in g   f o p o siti v e   c a rd iac   a rrh y th m ias   id e n t if ica ti o n ,   IEE T ra n s.  B io me d .   En g r . ,   Vo BM E - 2 7 ,   p 3 7 0 - 3 7 5 .   [7 ]   Da n iel  Riv e ra ;   sa V e ig a ;   Ju a n   J.  Ro d ríg u e z - A n d in a ;   Jo   F a riñ a ;   En riq u e G a rc í a ,   Us in g   su p p o rt   v e c to ma c h in e   fo At ria fi b ri ll a t io n   sc re e n in g ,   2 0 1 7   IEE 2 6 th   In tern a ti o n a S y m p o siu m   o n   In d u str ial  El e c tro n ic (IS IE) P a g e s:   2 0 5 6 - 2 0 6 0 ,   2 0 1 7 .   [8 ]   G .   Y.  L ip ,   C.   M .   Bre c h i n ,   a n d   D.   A .   L a n e ,   T h e   g lo b a b u r d e n   o f   a tri a f ib ril latio n   a n d   stro k e A   s y ste m a ti c   re v ie o f   th e   e p i d e m io lo g y   o f   a tri a f ib ril latio n   i n   re g io n s   o u tsid e   N o rth   Am e rica   a n d   Eu r o p e ,   CHE S T   J . ,   v o l.   1 4 2 ,   n o .   6 ,   p p .   1 4 8 9 1 4 9 8 ,   2 0 1 2 .   [9 ]   M . C.   W ij ff e ls,  C. J.  Kirc h h o f ,   R.   Do rlan d ,   a n d   M . A .   A ll e ss ie,  A tr ial  f ib ril latio n   b e g e ts  a tri a f ib ril latio n .   A   stu d y   in   a wa k e   c h ro n ica ll y   in stru m e n ted   g o a ts,”   Circ u la t io n ,   v o l .   9 2 ,   p p .   1 9 5 4 1 9 6 8 ,   Oc t.   1 9 9 5 .   [1 0 ]   M .   S tri d h ,   A .   Bo ll m a n n ,   S .   B.   O lsso n ,   L .   S ö rrn m o ,   De tec ti o n   a n d   f e a tu re   e x trac ti o n   o f   a tri a l   tac h y a rrh y th m ias ,   IEE E n g g .   i n   M e d icin e   a n d   Bi o l o g y ,   v o l .   2 5 ,   2 0 0 6 .   [1 1 ]   S tri d t h ,   L .   S o rn m o ,   S h a p e   Ch a ra c teriz a ti o n   o f   a tri a f ib ril latio n   u sin g   ti m e - f r e q u e n c y   a n a l y sis , ”  Co mp u ter in   Ca rd io lo g y ,   v o l.   2 9 ,   p p . 1 7 - 2 0 ,   2 0 0 2 .   [1 2 ]   K.T a ten o ,   L . G las s,   A u to m a ti c   d e tec ti o n   o f   a tri a f ib ril latio n   u sin g   th e   c o e f f icie n o f   v a ria ti o n   a n d   d e n sity   h isto g ra m s o f   RR an d   Δ RR i n terv a ls ,   M e d .   Bi o l.   E n g g .   C o mp u ti n g ,   v o l.   3 9 ,   p p .   6 6 4 - 6 7 1 ,   2 0 0 1 .   [1 3 ]   B.   L o g a n ,   J.  He a le y ,   Ro b u st  d e tec ti o n   o f   a tri a f ib ril latio n   f o a   lo n g   term   tele m o n it o rin g   sy ste m ,   Co mp u ter in   Ca rd io lo g y ,   p p   6 1 9 - 6 2 ,   2 0 0 5 .   [1 4 ]   B.   Yo u n g ,   D.   Bro d n ick ,   R.   S p a u ld i n g ,   C o mp a ra ti v e   S tu d y   o a   Hid d e n   M a rk o v   M o d e De t e c to fo At ri a l   Fi b rill a ti o n ,   P r o c e e d in g s o f   th e   1 9 9 9   IE EE   S ig n a P ro c e ss in g   S o c iety   W o rk sh o p ,   p p   4 6 8 - 4 7 6 ,   1 9 9 9 .   [1 5 ]   R.   M a b r o u k i,   B.   Kh a d d o u m i,   M .   S a y a d i,   No n li n e a S ta ti st ica M e th o d f o At ria Fi b rill a ti o n   De tec ti o n   o n   e lec tro c a rd io g r a m ,   In ter n a ti o n a l   Co n f e re n c e   o n   El e c tri c a S c ien c e s a n d   T e c h n o l o g ies ,   M a g h re b ,   2 0 1 4 .   [1 6 ]   Do k u r,   Z. ,   Ölm e z ,   T . ,   Ya z g a n ,   E. ,   Co m p a riso n   o f   d isc re te  w a v e let  a n d   F o u rier  T ra n sf o r m f o EC G   b e a Clas sif ic a ti o n ,   IEE E   El e c tro n ics   L e tt e rs   On li n e   N o 1 9 9 9 1 0 9 5 ,   1 9 9 9 .   [1 7 ]   S .   Isa a c   Niwa s,  R.   S h a n t h a S e lv a Ku m a ri,   V .   S a d a siv a m ,   Arti fi c ia Ne u ra l   Ne two rk   Ba se d   Au t o ma ti c   C a rd i a c   Ab n o rm a li ti e s Cl a ss if ica ti o n ,   IE EE ,   ICCIM A ’0 5 ,   2 0 0 5 .   [1 8 ]   B.   G .   Ce ll e r,   L o Co mp u t a ti o n a Co st  Cl a ss if ier fo ECG  Di a g n o sis  Us in g   Ne u ra Ne tw o rk s ,   P r o c e e d in g o f   th e   20 th   A n n u a In ter n a ti o n a Co n f e r e n c e   o f   th e   IEE En g i n e e rin g   in   M e d icin e   a n d   Bi o lo g y   S o c iet y ,   V o l .   2 0 ,   B o   3 ,   1 9 9 8 .   [1 9 ]   Z.   Do k u r,   T .   Ölm e z ,   EC G   B e a Clas si f ica ti o n   b y   a   No v e H y b rid   Ne u ra Ne t w o rk ,   Co m p u ter  M e th o d a n d   P r o g ra m s in   Bio m e d icin e ,   El se v ie r ,   2 0 0 0 .   [2 0 ]   Do k u r,   Z. ,   Ölm e z ,   T . ,   Ya z g a n ,   E,   Cla ss if ica ti o n   o ECGW a v e fo rm Us in g   a   No v e Ne u ra Ne two r k ,   2 0 th   A n n u a l   In t.   C o n f e re n c e   o f   th e   IEE E - EM BS ,   v o l.   2 0 ,   n o   3 ,   p p .   1 6 1 6 - 1 6 1 9 ,   Ho n g   Ko n g ,   1 9 9 8 .   [2 1 ]   Ka n g - P i n g   L in ;   W .   H.  Ch a n g ,   A tec h n iq u e   fo a u to m a ted   a rr y th mi a   d e tec ti o n   o Ho l ter   ECG P r o c e e d in g o f   1 7 t h   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o f   th e   En g in e e rin g   in   M e d icin e   a n d   Bi o l o g y   S o c iet y ,   V o l u m e 1 ,   P a g e s:   1 8 3 - 1 8 4 ,   1 9 9 5 .   [2 2 ]   S e ç il Ze y b e k o g lu ,   M e h m e d Öz k a n ,   Cla ss if ica ti o n   o ECG  Arrh y th mia b e a ts  u sin g   Arti fi c ia Ne u ra Ne two rk s 2 0 1 0   1 5 t h   Na ti o n a Bi o m e d ica En g in e e rin g   M e e ti n g ,   P a g e s:   1 - 4,   2 0 1 0 .   [2 3 ]   T h e   M IT - BIH  A tri a F ib ril lati o n   d a tab a se   [o n li n e ] .   A v a il a b le:   h tt p : // p h y sio n e t . o rg / p h y sio b a n k /d a tab a se / m it d b /   [2 4 ]   T h e   M IT - BIH No r m a S in u s Rh y th m   d a tab a se   [ o n li n e ] .   A v a il a b le:  h tt p : // p h y sio n e t . o rg /p h y sio b a n k /d a tab a se / m it d b /   [2 5 ]   T h e   M IT - BIH arrh y th m ia d a tab a se   [ o n li n e ] .   A v a il a b le:  h tt p : // p h y si o n e t. o rg /p h y sio b a n k /d a tab a se /m it d b /   [2 6 ]   S a m m ie  G il e s ;   Jill   Ba r f ield ,   Au to re g re ss ive   M o d e li n g   o L a y e re d   M u lt i - M e d iu fo EM   S ig n a lP r o c e ss in g 2 0 0 7   T h irt y - Nin th   S o u t h e a ste rn   S y m p o siu m   o n   S y ste m   T h e o r y ,   P a g e s:   68 - 7 0 ,   2 0 0 7 .   [2 7 ]   L izh P a n ;   Di n g g u o   Zh a n g ;   X i n ju n   S h e n g ;   X ian g y a n g   Zh u Res id u a ls o a u to re g re ss ive   mo d e p ro v id in g   a d d it i o n a l   in fo rm a ti o n   f o r fea tu re   e x tra c ti o n   o p a tt e rn   re c o g n it i o n - b a se d   my o e lec tric c o n tro l 2 0 1 5   3 7 th   A n n u a In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o f   th e   IEE En g i n e e rin g   in   M e d icin e   a n d   Bi o l o g y   S o c i e t y   (EM BC) P a g e s:   7 2 7 0 - 7 2 7 3 ,   2 0 1 5 .   [2 8 ]   M .   J.   Ca ss id y ;   W .   D.  P e n n y ,   Ba y e sia n   n o n sta ti o n a ry   a u to re g re ss iv e   m o d e ls  f o b i o m e d ica l   sig n a a n a ly sis ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   Bi o me d ica l   En g i n e e rin g ,   Vo lu m e 4 9 ,   Iss u e 10 P a g e s:   1142 - 1 1 5 2 ,   2 0 0 2 .   [2 9 ]   Ne u ra n e tw o rk   De si g n -   M . T .   Ha g a n ,   B.   De m u th   &   M .   Be a le,  Th o m so n   L e a rn in g ,   2 0 0 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.