基于深度学习的心电节律分类方法研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qq380612428
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
心电图是临床上诊断心脏电生理相关疾病的重要手段,能够反映心肌的兴奋性、自律性和传导性。然而,全球每天上百万条心电记录的判断对于医师是一个耗时且容易出错的工作,开发自动检测算法辅助医师进行异常心律检测具有重要的意义。近年来,在各个心电节律分类挑战赛的推进下,关于心律失常的研究也不再只是针对心拍的分类,开始识别长时程心电记录中的心律失常。多个公开数据集的出现也为这类自动识别算法的开发提供了条件。本文结合深度学习与传统机器学习,在两个大规模公开数据集支持下,对心电节律分类方法进行研究,主要研究内容如下。(1)基于2018年中国电生理信号挑战赛的数据进行9种心电节律分类方法的研究。该数据集包含6877条6-60s的心电记录。首先,基于残差网络和Transformer编码模块结构搭建了异常心律检测模型。其次,为了更好地反映临床医师的诊断经验,基于多高斯函数以及分段函数拟合提取心电信号的形态学特征。最后,使用深度网络学到的深度特征与提取的形态学特征通过XGBoost分类器进行心电节律的识别。深度学习网络对9种心电节律的平均F1值为0.809,使用形态学特征得到的结果为0.714,结合深度特征与形态学特征得到的结果为0.815。结果表明,残差网络与Transfomer结构的网络性能在一定程度上优于竞赛成绩最高的网络结构;Transformer结构的加入在一定程度上提高了只使用残差网络的结果;在牺牲较小识别率的情况下,可分离卷积层可以极大降低网络的规模;加入心电形态学特征也能部分提高深度网络的结果。(2)基于更大规模的Physionet/Cinc2020数据进行了18种心律的识别研究。该数据集包含来自四个数据源的43101条心电记录。鉴于不同类别的数据样本量极不均衡,直接进行18种心电节律的分类效果不佳,本文把18种心电节律的分类任务分为了三级。第一级进行二分类,将记录分为窦性节律和异常节律。第二级,根据临床的心律失常分类关系,将异常的17种节律分为了三大类。考虑到不同类型异常节律的特异性,构建具有属性依赖层的多任务学习深度网络进行识别。第三级,将第二级的三大类细分为17种心律失常节律。鉴于各心律失常的数据量较小且不均衡,为了避免出现过拟合问题,采用了fine-tune的迁移学习方式将上一级训练好的部分网络参数加载进来进行训练。对于18种心律识别的总体F1为0.679,表明使用多级的深度学习模型进行心律失常的检测能取得较好的效果。验证结果表明,第一级的异常节律检测的良好性能能够实现预诊的效果。第二级的结果表明,使用多任务学习的方式能够提高对三大类异常节律检测的性能。第三级结果表明,对样本量较小的情况,迁移学习能够较好地完成分类任务。
其他文献
当今社会劳动力成本越来越高,而现阶段机器人无法完全代替人力进行生产,在一些精细化操作中人工生产模式仍占主导地位,为了降低劳动强度、提高生产效率,人机协作的生产模式应运而生,而如何确保人与机器人的近距离安全共存是此模式下亟待解决的问题,也是近年来机器人领域的研究热点。因此,本文以自研的七自由度机器人为研究对象,对碰撞检测和柔顺控制等关键技术展开研究。机器人动力学模型是碰撞检测及柔顺控制算法的理论基础
在机械零部件制造加工行业中,铸造件内部缺陷检测是生产质量检查的关键一环,而目前,多数铸造加工厂仍然存在使用人工观察DR(digital radiography)图像来检查缺陷的方式。这种方法效率低下,且经常因人为原因造成漏判,效果不佳;随着计算机技术的发展,越来越多的研究人员使用计算机算法代替人工检测。然而,传统的计算机视觉方法普遍缺乏准确性和鲁棒性。为了解决如上问题,提高铸造件DR图像缺陷检测的
隧道掘进机(TBM)的应用已成为当下主流的隧道施工方式。而在掘进过程中,刀具在破岩时逐渐磨损,影响掘进效率,因此,更换磨损的刀具成为了施工过程中不可或缺的任务。目前,人工换刀效率低、风险大的弊端,引起重视;“机器代人”换刀成为了研究的热点。国内外机构对此进行了广泛的研究,提出了多种换刀机器人方案,但在物理实验和工程应用上取得进一步进展的较少。本文基于7.8m直径的TBM换刀机器人搭建了缩尺物理样机
金属零部件在复杂的工况条件下,如高温高湿、冲击、振动以及大负载等,很容易在零部件表面产生各种微小的裂纹。如果不能及时发现而任由其不断扩展,会引发严重的安全隐患,甚至造成严重的安全事故。激光超声作为一种新兴的超声无损检测技术,凭借其独有的优势,在无损检测领域展现出良好的应用前景。在目前主流的检测方法中,实现对表面裂纹的判别主要依赖于使用多种信号处理手段从超声波的反射以及透射波信号中提取出相关的时频域
目的分析抑郁症患者功能性消化不良(FD)、肠易激综合征(IBS)以及FD合并IBS的患病情况。方法选取2020年7月-2021年2月安徽医科大学附属巢湖医院收治的抑郁症患者200例作为观察组,另选取同期在我院进行体检的健康人群200例作为对照组。研究对象均进行问卷调查,比较两组FD、IBS、FD合并IBS的患病情况,观察组中不同性别FD、IBS、FD合并IBS的患病情况,以及观察组中有无胃肠道症状
随着当前社会人口老龄化趋势的不断加剧,由于脊柱损伤、脑卒中、脑血栓等中枢神经系统疾病引起的下肢运动功能障碍患者的人数不断上升,患者对于重新行走的渴望日益强烈。下肢助行外骨骼机器人作为智能机器人技术与康复医疗理论相结合的新产物,可以通过为不同身体状况的患者提供正确合理的助行方案,帮助患者完成日常生活中的行走动作。国内外科研机构对下肢助行外骨骼机器人进行了大量研究,提出了很多行走规划方法,但应用场景只
激光熔覆在增材制造技术中应用广泛,常用在零部件直接成型以及复杂零件修复等领域。激光熔覆中大多数的应用都需要多层堆积加工,而加工件的质量与离焦量息息相关。在加工过程中,由于熔池温度与累积误差等原因,会使得熔覆层的高度处于不断变化中从而导致离焦量的变化,因离焦量的不稳定易导致熔覆层组织性能不稳定,而造成最终工件质量不佳。因此,为在加工复杂零件如环形件或梯度材料时,可以获得尺寸精度较高的熔覆层,需要对离
随着国内网球运动的普及,更多人喜欢上这项运动,但是网球训练者要背负繁重的捡球劳动,同时市场上又缺少相关的解决方案。本文通过研发一款服务机器人代替运动员进行网球自动拾取。针对网球拾取实际工况,结合移动机器人开发特点,网球机器人需要具备稳健高效的控制系统软、硬件和稳定可靠的机械结构。在网球机器人控制系统软件方面,分析了FreeRTOS嵌入式实时系统的多任务架构;基于多任务管理与调度原理以及系统裁剪与移
人类从出生到老去可以一直的学习和积累知识,并能够对学习到的技能进行存储记忆,实现有效的重复利用知识以快速解决新任务的。研究机器人技能的学习方法,使其在学习过程中掌握完成任务所需技能,记住训练过任务中经历过的多个片段,并能够进行整合应用到新任务中。本文分章节开展了基于情景记忆和元学习的机械臂运动技能获取研究,研究内容主要从以下几个方面展开:首先,设计了物体识别定位和操作系统(Object recog
河北省“三高”(1)行业的发展现状严重制约碳排放达峰和空气质量达标协同目标进程。减污降碳归根到底要转变发展方式,关键在于经济转型突破碳约束的产业布局,形成绿色发展合力。绿色金融作为支撑生态文明建设的金融体系,以其特有的运作方式将资源环境的高度稀缺性在金融的资源配置中体现出来,为绿色低碳投入和产出提供市场化、货币化转换通道,引导社会资本逐步从“三高”行业退出转投绿色低碳领域,是破除传统发展路径依赖、