00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IC - INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IC
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Tipo: Dissertação
Título: AI-driven actigraphy data reconstruction
Título(s) alternativo(s): Reconstrução de dados de actigrafia orientados por IA
Autor(es): Silva, Rodrigo Santos da
Primeiro Orientador: Cordeiro, Thiago Damasceno
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Andrade, Tiago Gomes de
metadata.dc.contributor.referee1: Pimentel, Bruno Almeida
metadata.dc.contributor.referee2: Leite, Glauber Rodrigues
metadata.dc.contributor.referee3: Martins, Allan de Medeiros
Resumo: A actigrafia é uma técnica não invasiva que utiliza um dispositivo de pulso para monitorar padrões de sono e ritmos circadianos, fornecendo dados valiosos para o diagnóstico de distúrbios do sono, como insônia e hipersonia. No entanto, lacunas nos dados de actigrafia frequentemente ocorrem quando o dispositivo está "fora do pulso". Este estudo explora o uso de técnicas avançadas de Machine Learning e Deep Learning para imputar dados ausentes, visando melhorar a precisão e a confiabilidade das análises. O principal objetivo é desenvolver pipelines robustos de imputação de dados, utilizando uma variedade de algoritmos, incluindo modelos de regressão (Random Forests, XGBoost e Support Vector Regression), com estratégias de otimização de hiperparâmetros, como Grid Search e Randomized Search, e autoencoders otimizados pelo Keras Tuner. As principais estratégias de filtragem incluem o Dynamic Time Warping, aproveitando a variável M10, que representa as 10 horas de maior atividade diária, além de considerar os dados em torno dos períodos "fora do pulso". A metodologia pré-processa conjuntos de dados de actigrafia do dispositivo ActTrust (Condor), incorporando variáveis como temperatura, exposição à luz e métricas de atividade do paciente. Resultados preliminares demonstram que os modelos de autoencoder superam os métodos tradicionais na imputação de dados ausentes, reduzindo significativamente o erro médio quadrático. Modelos de ensemble, ajustados para padrões específicos de atividade, melhoram ainda mais a precisão preditiva, conforme validado por testes estatísticos, como o teste de Wilcoxon. Esses achados destacam o potencial desses modelos para aprimorar a prática clínica, permitindo avaliações personalizadas do sono e apoiando intervenções direcionadas.
Abstract: Actigraphy is a non-invasive technique that uses a wrist-worn device to track sleep patterns and circadian rhythms, providing valuable data for diagnosing sleep disorders such as insomnia and hypersomnia. However, gaps in actigraphy data often occur when the device is ”off-wrist.” This study explores the use of advanced Machine Learning and Deep Learning techniques to impute missing data, aiming to improve the accuracy and reliability of the analyses. The main objective is to develop robust data imputation pipelines utilizing a range of algorithms, including regression models (Random Forests, XGBoost, and Support Vector Regression), with hyperparameter optimization strategies such as Grid Search and Randomized Search and autoencoders optimized by Keras Tuner. Along with these regression strategies, we have vital data filtering strategies, including Dynamic Time Warping, leveraging the M10 variable, which represents the 10 hours of highest daily activity, and considering data surrounding off-wrist periods. In this study, the methodology preprocesses actigraphy datasets from the ActTrust device, incorporating variables such as temperature, light exposure, and activity metrics. Preliminary results demonstrate that autoencoder models outperform traditional methods in imputing missing data, significantly reducing Mean Squared Error. Combined models tailored to specific activity patterns further enhance predictive accuracy, as validated by statistical tests such as the Wilcoxon test. These findings highlight the potential of these models to improve clinical practice by enabling personalized sleep assessments and supporting targeted interventions.
Palavras-chave: Actigrafia
Aprendizado de maquina
Aprendizado profundo
Variável M10
Modo Integral Proporcional
Actigraphy
Machine Learning
Deep Learning
Variable M10
Proportional Integral Mode (PIM)
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: eng
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Informática
Citação: SILVA, Rodrigo Santos da. AI-driven actigraphy data reconstruction. 2025. 69 f. Dissertação (Mestrado em Informática) – Instituto de Computação, Programa de Pós-Graduação em Informática, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/16993
Data do documento: 12-dez-2024
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