Análise da relação entre sinais de frequência cardíaca e de temperatura cerebral.

Abstract

O coração desempenha um papel primordial para a manutenção do funcionamento e da homeostase corporal. Muitas vezes, é necessário monitorar a atividade deste órgão, pois os sinais cardíacos podem fornecer informação sobre a condição do coração, da qual dependem outros sistemas. O cérebro por sua vez controla as funções vitais do corpo em geral, cuja atividade pode ser avaliada de forma não invasiva. A temperatura cerebral é comumente mensurada em quadros de patologia ou em pesquisas, porém novas tecnologias podem transformar a forma de medição. Neste trabalho, investiga-se a relação entre a frequência cardíaca e a temperatura cerebral com intuito de definir um modelo matemático que explique a correlação existente entre estes indicadores biológicos. Utiliza-se um banco de dados contendo sinais de eletrocardiograma (ECG), frequência cardíaca (FC) e temperatura cerebral (TC), amostrados com frequência de 400 Hertz, medidos em ratos, sendo cinco animais sob condições de estresse, e sete em condições normais. Além de investigar a correlação entre sinais de frequência cardíaca e temperatura cerebral, este trabalho também tem como objetivos: a discriminação entre os dois grupos de animais, a determinação de um modelo matemático para estimação da temperatura cerebral, identificação e classificação de pelo menos um tipo de arritmia cardíaca presente nos sinais de ECG. Obteve-se correlação média de 0.48 e 0.61, para a base de dados de animais estressados e não estressados, respectivamente. Também obteve-se valores de atraso temporal entre FC e TC, sendo os valores médios encontrados: 0.95 segundos e 0.67 segundos para animais estressados e não estressados, respectivamente. Definiu-se modelos ARX com RMSE de validação médio de 0.0702 e 0.0085 para os animais estressados e não estressados, respectivamente. Realizou-se a classificação de dois grupos de animais a partir das informações de temperatura cerebral, utilizando 1000 separações distintas para validação cruzada e obteve-se 66.64% de acerto médio. Conseguiu-se classificar segmentos com arritmia e sem arritmia com 100% de acerto, utilizando a duração de ciclos ECG, através da função de energia. Constatou-se que seria necessário um tempo de 1.82 segundos mais o tempo de processamento do algoritmo para predizer a TC a partir da FC.