Análise de ausculta pulmonar para ferramentas de auxílio a diagnóstico com base em redes neurais convolucionais e caraterísticas cepstrais

Abstract

Esta pesquisa apresenta uma alternativa para o processamento de áudio de ausculta cardiopulmonar, com foco em determinadas patologias pulmonares contidas em uma base de dados. O processamento sonoro envolve a separação dos sons das contrações cardíacas e dos sons dos movimentos pulmonares. Como parâmetro de avaliação dessa abordagem, foi utilizada uma rede neural convolucional em duas situações de entrada de dados: uma com a base de dados original, sem modificações, e outra com a mesma base, porém submetida ao processamento de separação. O objetivo é analisar a efetividade da separação sonora e as possíveis vantagens e desvantagens desse procedimento em uma análise computacional.

Por meio da rede neural convolucional, foram extraídos dados estatísticos para avaliar o procedimento e definir ações futuras, possibilitando, posteriormente, uma análise clínica. Foi realizada uma análise gráfica e sonora de amostras obtidas da base de dados utilizada para estudos científicos, empregando espectrogramas para comparar os áudios originais com aqueles processados para separação dos sons. Os áudios da base de dados foram processados, convertidos em gráficos de espectrograma MFCC e submetidos à extração de características MFCC, que foram então utilizadas como entrada na rede neural convolucional.

A partir dos dados estatísticos, foi avaliada a performance da rede tanto com os áudios brutos quanto com aqueles processados, que enfatizavam os sons pulmonares. Os resultados mostraram uma melhora de 5,3% na acurácia da identificação da patologia estudada. No entanto, ressalta-se a necessidade de uma base de dados com maior número de amostras para aprimorar a identificação das características sonoras de outras patologias. Devido ao desbalanceamento das bases de dados utilizadas, apenas uma patologia foi analisada: a Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (COPD).

Quanto à separação dos sons pulmonares e cardíacos, recomenda-se que testes futuros sejam conduzidos com especialistas da área da saúde para avaliar se esse processo contribui para a semiologia médica.