面向心电数据处理和分析的深度学习方法研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunzhiqiang7310
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
心电图是临床上心脏疾病辅助诊断的重要工具之一,由于其快速、无创和信息表达丰富等特点,被广泛应用。近年来,随着心电检测设备的更新换代,心电图数据由最初的单导数逐步扩展到6导联、8导联和12导联。导联数量的成倍增加,一方面,可以获得更加丰富的病理表达,从而得到更加准确的结果,另一方面也将大大增加医生诊断的工作量。因此,如何合理的利用心电数据,构建快速、准确的诊断模型,帮助减轻医务工作者负担,是一件非常有价值的研究工作。本文基于Efficient Net模型的高效结构,提出一种心电数据分类模型,能够适应心电数据多导联、高频率、长序列的特点。文中首先对心电数据的特点进行研究,根据特点进行了有针对性的数据预处理,为模型构建和实验评估打下基础。在以往的研究中,由于传统的机器学习模型,强赖于人工特征的提取,模型效果受限于特征,虽能取得一定成效,但是总体精度不高,即使耗费大量时间精力进行特征分析、筛选,效果也很难进一步提升。而深度学习可以进行端到端的训练,自动进行特征提取,非常适用于心电数据的诊断任务。前人研究中有探索长短期记忆网络(LSTM)在心电数据上应用,但是由于心电数据高频时序的特点,LSTM只能处理很短的心电序列。而卷积神经网络(CNN)和残差网络(Res Net),虽然可以通过卷积获取到局部特征,堆叠层数来获取较大受视野,但是这样需要很深的结构,参数量大,难以满足心电数据的实时性要求。基于上述问题,本文提出ECGEfficientNet模型结构。实验结果表明,模型具有准确率高、轻量化等特点,非常适合高频长序列心电数据处理,并且适用于各种不同导联类型的心电数据。接着为了进一步提升模型效果,本文基于ECG-EfficientNet结构,引入性别、年龄等外部特征进行融合,研究多特征融合给模型带来的效果增益。实验之前,通过数据分析,进一步验证了年龄、性别特征在不同心电类别上的分布差异。提出使用嵌入层(Embedding)对性别、年龄特征关系进行挖掘。通过这些外部特征与心电特征进行融合,构建出端到端的多特征融合模型,用于进行心电数据的分类和诊断。通过使用最新的2019合肥心电竞赛数据集和2017Physio Net挑战赛数据集,构建实验对比数据集,复现前人研究中提出的Res Net、Transformer等主流模型与本模型进行细致的对比。在参数总量、心电导联数量、批训练大小和外部特征等多组不同参数设定下,进行多维度比较。最后绘制各心电类别的ROC曲线,并计算了AUC面积。试验结果表明,经过多特征融合后的ECG-Efficient Net模型具有轻量化、高精度、多特征融合等优势,非常适合对高频多导联心电时序数据进行分类诊断。
其他文献
《中小学数学》是我每期必读的教学期刊,她不仅内容丰富,能给一线教师提供丰富的教学素材,而且"编者语"简洁深刻,如拨云见雾般给老师们带来别样的启发.在2020年7-8期编者语中,编辑强调,数学教育的关键在于老师必须是明白人,若教者之心不在其中,是体会不到教育价值的;不懂数学,也就无法懂得何为数学教育[1].笔者认为,不仅教师要做教学的"明白人",在教学的过程中,也要使学生成为知识的"明白人".
期刊
汉斯林顿(Hetherington,1986)认为,支架可以帮助学习者更好地、更容易地建构学习环境从而实现学习目标,而这些目标仅仅依靠学习者自身的力量是无法实现的.罗森赛恩等(Barak rosenshineec&carlaMeister,1992)认为,支架式教学是教师或更有能力的同伴为帮助学习者解决独自不能解决的问题,也即帮助学习者跨越当前水平和目标之间的距离而提供帮助、支持的过程.国内
期刊
Al-Cu-Li-Mg合金具有密度低、弹性模量高、比刚度好等优点,被广泛应用于航空航天领域。Al-Cu-Li-Mg合金为可时效强化合金,通过制定合理的热处理加工工艺,可优化合金微观组织结构,明显提升合金性能。本论文通过力学性能测试、XRD分析、扫描电镜(SEM)及透射电镜观察(TEM)等实验方法,系统研究了单级时效、引入自然时效的双级时效及形变+时效处理工艺对Al-3.06Cu-1.57Li-0.
能源危机及环境问题,促使人们广泛研究植物纤维复合材料部分替代化纤在生产和生活中的应用。苎麻纤维是一种可再生、来源广、轻质廉价、可降解的植物纤维,同时比强度和比模量高,综合力学性能优异,日益成为人们研究的热点。但其在高温时易分解且具有较强的极性,影响了其复合材料的应用。本研究选取酚醛树脂作为基体材料,研究了预固化温度不同(130℃-2 h,155℃-2 h,180℃-2 h)对酚醛树脂及苎麻纤维增强
表面缺陷检测是目标检测中一个活跃的研究方向,同时也是一项具有极大实际意义的技术,在提高工厂自动化及智能制造都能发挥巨大作用。随着深度学习的发展,目标检测取得了大大的发展,这使得表面缺陷检测也取得了巨大的成就。但是目前表面缺陷检测的精度依然受到小目标数量多、样本不平衡、样本数量少等因素干扰,因此如何克服这些因素提高检测精度是研究的难点。目前,解决这些问题主要有改进网络结构、创新的数据增强方法等。针对
人字齿轮广泛应用于车辆、大型船舶、高性能航空航天装备等高载荷传动装置。齿面接触疲劳破坏是高载荷下人字齿轮的重要失效形式,裂纹萌生是接触疲劳失效的关键阶段。实际人字齿轮传动中易存在对中误差与安装误差,误差导致齿轮两侧斜齿上出现偏载,降低其啮合刚度与接触疲劳强度。因此,本文计算人字齿轮的应力历程,采用多轴疲劳寿命模型预测含误差齿轮的接触疲劳寿命。基于能量法求解含误差齿轮的啮合刚度,计算含对中误差与安装
有机砜是有机合成中的重要中间体,在农药、医药、材料化学等领域有着广泛的应用。通常合成砜类化合物都需要磺酰基自由基的参与,而磺酰肼以其性质稳定、易于制备、无气味、毒性低、副产品只有氮气和水等优点,常被用来作为磺酰基自由基的来源。近些年,磺酰肼已经在文献中被反复报道,报道的主要内容是其作为芳基、砜基和巯基的提供来源参与的反应。在这些反应中,以磺酰肼作为砜基来源参与的磺酰化反应的报道较多。基于以上特点,
超级电容器作为一类清洁的电化学储能器件,具备高功率、长循环和快速充放电等优异电化学特性,被应用于便携式(可穿戴)电子产品、风力发电以及军工领域等。然而,超级电容器用电极材料比容量和电势窗口有限导致能量密度低,限制了其在商业化电动汽车以及大型储能装置中的应用。锂离子电池作为另一类新型的能源储存与转换装置,具有超高的能量密度以及对环境友好等优点,被普遍应用于手机、笔记本电脑以及电动汽车等设备。但对于商
目的从血液流变学和血小板活化探讨补阳还五汤改善气虚血瘀模型大鼠血瘀证的作用机制。方法 40只SD大鼠,随机分为空白组、气虚血瘀模型组、补阳还五汤高剂量组(14.0 g·kg-1)、补阳还五汤低剂量组(3.5 g·kg-1),每组10只。大鼠以5%水合氯醛腹腔注射麻醉,沿颈部正中线做1 cm切口,一次性向气管内注射博莱霉素生理盐水溶液(5 mL·kg-1)。注射完后立即将大鼠直立旋转,使药液在肺内充
随着化石燃料的消耗,能源危机已经成为急需解决的重要课题,寻找合适的可再生能源已成为科学家迫在眉睫的任务。氢能以其清洁无污染、能量转换效率高、地球储量丰富等优点引起了人们的广泛关注,而水分解反应是产氢的关键技术之一。作为水分解的半反应之一,氧析出反应(OER)涉及多电子转移,动力学过程缓慢。目前用于OER的商业催化剂主要是贵金属基催化剂,但其价格昂贵、储量稀少限制了大规模应用,因此寻找高效廉价的催化