基于心电信号的心脏疾病和严重性程度的多分类研究

来源 :时常成 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cywxp
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
当今社会,严重威胁人类生命健康甚至容易导致人死亡的疾病有很多种,并且现在的科学技术仍然难以及时发现并应对治疗这些疾病,其中就包括众多的心血管疾病。众所周知,心血管疾病的发病率和致死率不断上升,近年来其致死率居各种疾病的致死率之首。像典型的心血管疾病如冠心病、心肌梗死、充血性心力衰竭等它们在患者患病时的部分患病症状相似,有时候难以区分。若不及时精准识别疾病并确定其严重性程度,可能会延误最佳治疗时机。因此,对于心血管疾病的及时精准诊断及进行严重性程度分析至关重要。心电图检查是一个又直观而且诊断快的心血管疾病诊断工具,但是由于医生的精力和经验有限,难以能够准确的对疾病进行识别。计算机技术的飞速发展应用能够使得通过高精度的辅助计算来快速精准诊断,从而为医生提供更加快速有效的帮助。本文基于心电信号数据,综合考虑医学临床实际情况,提出设计了基于深度学习算法计算机辅助诊断系统,实现对心力衰竭等多种心血管疾病分类及心力衰竭严重性程度分级的精准诊断。本文的主要研究内容总结如下:(1)本文基于常见的双导联心电信号,构建了心力衰竭等心血管疾病的多分类诊断模型。大多数的研究都是进行患者内实验的分类诊断,而实际现实条件基本都是患者间进行的检测,大部分研究忽略了这一部分。患者间实验的测试能够更贴近实际地应用。因此,本文提出了一种双重特征提取的深度学习网络模型。该网络模型首先通过运用一维卷积层进行适度降维以适应网络后续的特征提取,并且继续运用Resnet残差网络块层和Transformer编码器层依次进行特征的提取以提取到关键并且相关联的抽象特征。在患者间实验中,该模型能够快速区分正常受试者、冠心病患者、心肌梗塞患者、心力衰竭患者,对于诊断心力衰竭疾病的平均准确率准确率、敏感性、阳性预测值、特异性分别为97.48%、93.54%、96.30%、97.89%。此外,模型在不平衡的数据集中表现优异,具有很好的噪声鲁棒性。(2)在本文中,构建了一种深度神经网络(DNN),并使用三种由单导联信号计算出的心率变异性(HRV)分段训练该DNN,而无需手动提取特征。模型的性能通过两种方式进行评估。通过将HRV信号分割成2048个采样数,可以获得最佳性能。采用10倍交叉验证得到准确度、敏感性和特异性分别为92.65%,91.62%,91.84%,采用分组验证准确度、敏感性和特异性分别为87.09%,75.02%,91.19%。最后,该模型可以根据纽约心脏协会(NYHA)的分类规则将CHF患者分为4个级别:NYHA Ⅰ级、NYHA Ⅱ级、NYHA Ⅲ级、NYHA Ⅳ级。
其他文献
陈之佛工笔花鸟画既有对传统美术的继承性和延续性,也有对西方艺术的探索及借鉴。中西方文化的融合,给工笔花鸟画的发展和革新带来了新的机遇,让原本生存于文人画夹缝中的传统工笔花鸟画展现出蓬勃的生机。陈之佛的花鸟画依循古法却又不拘于程式规范,以兼容并蓄的方式探索出工笔花鸟画以传统为主,西法为用的道路,使工笔花鸟画出古意而得新意。陈之佛对花鸟画的革新从审美意趣的角度重新阐释和发掘了近代工笔花鸟画,为其发展注
学位
我国是一个典型的―富煤贫油少气‖的国家,油页岩作为非常规油气资源的重要组成部分,其大规模的开采必将缓解我国对国外石油的依赖程度,保障国家能源安全。原位注热开采油页岩油气的过程是复杂的固-流-热-传质多场耦合作用过程。随着岩层温度的升高,一方面油页岩岩体本身受热应力的作用,岩体发生大量的热破裂,从而在细观上产生复杂的孔隙裂隙演化,宏观上产生复杂的变形;另一方面,随着有机质的热解和析出,岩体逐渐由致密
学位
地震是一种活动频繁且破坏性较大的自然灾害之一,每次地震的发生都会导致大量的现役钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)框架结构破坏,此类建筑通常为未按抗震规范设计或采用基于承载力、性能的设计方法进行设计,忽略了灾后建筑的恢复能力,导致遭遇地震后所造成的损失往往超过预期的估计,且震后的救援工作也难以展开,而近几年成为研究热点的基于韧性的设计方法,考虑了建筑中结构构件及非结构构件的破
学位
巷道支护技术的合理应用,对充分发挥支护结构的作用和保证巷道围岩的稳定具有十分重要的意义。本文以庄子河15号煤坚硬顶板房柱式采空区内掘巷为研究对象,采用现场调研、打孔窥视、实验室力学实验、理论分析、数值模拟分析及现场工业试验,研究了大巷过坚硬顶板房柱式采空区的布置方式及支护方案,揭示了采空区内巷道掘进时围岩应力分布特征,阐明了大巷过坚硬顶板房柱式采空区的支护要点。通过现场工业试验,本文所提出的巷道支
学位
TiO2纳米材料具有优异的化学稳定性和高的反应活性,成为光解水催化剂的明星材料。TiO2分级微纳球(THS)由超薄的纳米片构筑,具有极大的比表面积,有助于助催化剂负载改性,受到人们广泛关注。但3.2 e V的禁带宽度和高的光生载流子复合速率制约着它的发展与应用。表面引入氧空位对提高TiO2光吸收能力和抑制光生电荷复合具有重要作用。本论文使用盐酸和尿素与THS混合,随后在空气中退火引入了掺杂氮,并诱
学位
西山煤田岩矿标本具有唯一性和不可再生性,传统的馆藏展示不方便专业人员进行学术交流,同时也限制地学科普工作高效开展,因此岩矿标本三维模型受到广大地质工作者的青睐。以西山煤田岩矿标本作为主要研究对象,依据矿区岩矿标本结构纹理复杂、数量众多等特征,选择多视图图像三维重建技术,设计并搭建与之匹配的三维环物摄影装置采集采集三万余张高质量影像,优选Context Capture Center软件进行三维重建。
学位
随着社会的不断发展,人们的精神需求也与日渐增,过去千篇一律的西方现代化室内设计风格无法再满足大众趋于多元化的审美需求,因此,一些具有传统文化特色的设计风格开始涌现于当代室内空间设计中。然而,由于此时的设计深受商业化定制的“幸福模式”与引导的“多元化”的影响,室内设计出现众多“文化同质化”的现象,如文化滥用、传统符号过度堆砌等设计现象,使得文化精致性较为缺乏,传统文化特质亦逐渐消失。鉴于此,笔者认为
学位
近几十年来,离子检测在农业生产、环境保护、健康监测等领域的应用越来越常见,而离子选择电极是目前最常见且应用最广泛的检测离子的工具,由于电极的易碎性、需要参比电极、检测灵敏度低等缺点限制了其进一步发展。基于聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的有机电化学晶体管(Organic Electrochemical Transistor,OECT)因具有高跨导、良好的机械柔韧性和生物
学位
近年来,随着网络与信息化技术的快速发展,数据中心的建设规模不断提高,同时数据中心能耗也急剧增加。其中空调系统能耗在数据中心总能耗中占比最大。但是,部分数据机房空调系统的冷却效果仍差强人意,经常出现威胁机房安全运行的局部热点现象。针对数据机房局部过热这一问题,现有研究大多侧重于通过调整数据机房空调系统送风参数和优化机房气流组织来增强空调系统送出的冷气流与IT设备间的对流换热效果。调整数据机房空调系统
学位
空气源热泵采暖具有系统形式简单、供热能效高、无污染物直接排放等优点。在我国长江流域及广大农村等无集中供热条件的地区,空气源热泵采暖作为一种分布式供暖方式有着广阔的应用前景。传统的空气源热泵采暖以室内空气作为载热介质,依靠向室内送热风实现供暖的目的。这种热风采暖方式虽具有供热输出快的优势,但也有着一些不足。首先,热空气在浮升力的作用下易聚集在采暖房间顶部,从而导致人员活动区温度较低。由此形成的温度梯
学位