【摘 要】
：
我国心血管疾病发病率和死亡率逐年上升,严重威胁人们的健康。早发现早治疗可以有效降低心血管疾病的发病率和死亡率。如何在发病早期实现高效、精准、低成本检测心血管疾病是研究者们面临的重大挑战。而心电图检查是临床诊断心律失常和冠心病最常用的无创诊断方法。但是人工解读心电图不仅需要考虑心电波形中发生的细微变化,还需要考虑复杂多样的临床因素,耗时费力,不适合大规模体检筛查。基于人工智能方法的心电自动检测为解决
论文部分内容阅读
我国心血管疾病发病率和死亡率逐年上升,严重威胁人们的健康。早发现早治疗可以有效降低心血管疾病的发病率和死亡率。如何在发病早期实现高效、精准、低成本检测心血管疾病是研究者们面临的重大挑战。而心电图检查是临床诊断心律失常和冠心病最常用的无创诊断方法。但是人工解读心电图不仅需要考虑心电波形中发生的细微变化,还需要考虑复杂多样的临床因素,耗时费力,不适合大规模体检筛查。基于人工智能方法的心电自动检测为解决这一难题提供了途径。当前研究还存在模型泛化能力差、信号多维特征之间权重考虑不足、数据标签缺失等问题,为了解决上述几个问题,本文围绕集成学习、注意力机制和对比学习展开理论研究,主要研究工作与创新如下:针对现有冠心病辅助诊断中选用单一分类模型、泛化能力差问题,提出了基于模型之间相关系数的冠心病集成分类模型。该方法首先基于相关系数选择出一个基级模型,然后使用枚举方法搜索基级模型的最优组合,基级模型的输出作为元级模型的输入特征。最后通过元级模型集成基级模型的输出结果,构建集成学习模型。此外,在多个公开数据集上,验证集成模型的可靠性。结果表明,集成学习模型提高了冠心病辅助诊断的精度,所得准确性、敏感性和特异性分别为95.4%、95.8%和94.4%。与现有研究比较,该方法取得了更好的效果,具有更强的泛化能力。针对现有心律失常辅助诊断方法所用的深度学习模型没有考虑心电信号幅度、时间间隔和导联之间的相关关系问题,提出了非局部卷积块注意力机制。该方法首先融合了时间、空间和通道注意力机制,提高了深度学习特征表示能力;然后构建了权重矩阵,表征了时间、空间和通道注意力机制之间的相关性;最后对比了模型诊断依据与临床诊断依据的差异,提升了模型的可信度。非局部卷积块注意力机制在5类心律失常辅助诊断方面,平均准确性为98.6%,在多标签心律失常辅助诊断方面,AUC为93.14%。实验结果表明,基于非局部卷积块注意力机制的深度学习模型优于现有研究结果,提高了5分类心律失常诊断的精度。在心律失常辅助诊断领域,非局部卷积块注意力机制具有更广阔的临床应用前景。针对不同心电数据库因专家标注不一致难以集合起来训练分类模型的问题,基于对比学习展开研究,提出了智能识别心电特征、依据心电特征分类心律失常、专家标注数据库检验调整的监督学习模型。该方法首先使用7个公开数据库,构建了基于对比学习的自监督学习模型,通过消融实验设计出较为高效的特征表示模型。此外,使用随机生成噪声对数据集进行了数据增强,从而增加训练任务的难度。其次,利用有标签的大型数据集验证预训练模型的有效性。最后,进行模型可视化,深入解释模型诊断依据与临床诊断依据之间的对应关系。所提对比学习模型,在多标签心电数据集上取得了优异的结果,AUC为94.39%。实验结果表明,该方法提高了模型的心电特征表示能力,也提高了 12类心律失常诊断的精度。与现有研究比较,模型更精简具有更强的应用前景。
其他文献
研究背景抗生素的发现使很多曾经致命的感染性疾病得以治愈,为人类健康做出了巨大的贡献,是人类医学史上的伟大变革。但是抗生素的应用和滥用导致了耐药菌株的不断增多,耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA）就是其中之一。近20年来,由MRSA引起的的眼部感染性疾病的发病率越来越高,由于MRSA对现有抗生素的多重耐药,使该疾
目的和意义氟牙症是牙齿发育过程中人体摄入过量的氟所引起的釉质缺损的一类疾病。虽然氟牙症的病因已经明确,但是其发病机制仍存在争议。目前对于这些机制的研究主要集中在两个方面:对成釉细胞的直接影响和对正在形成的基质的间接影响。氟对成釉细胞的直接影响主要集中在三个方面。首先,对细胞增殖来说,氟是一把双刃剑。微摩尔浓度级别的氟能够促进成釉细胞的增殖,而毫摩尔浓度级别的氟却能够抑制其增殖。其次,氟可通过丝裂原
冬季蒸发器结霜是制约空气源热泵技术推广应用的主要问题之一。低冰点溶液喷淋式蒸发器在实现热泵无霜连续运行方面表现出良好的性能及应用前景,已引起业界广泛关注。本文采用理论分析、数值模拟及实验相结合的方法,对喷淋式翅片管蒸发器空气侧气液流动及传热传质特性进行了系统研究,分析了运行参数和喷淋方式对蒸发器无霜运行性能的影响规律。搭建翅片表面气液（即空气-水）降膜流动可视化实验台,利用高速摄像仪观测了翅片管表
科普特人是埃及的原住民,较穆斯林更早地生活在埃及土地上。阿拉伯人进入后,科普特人大批改信伊斯兰教,穆斯林成为了埃及主流族群,科普特族群变为了埃及少数族群。因宗教信仰不同,科普特族群在埃及社会的生存发展一直处于边缘地位。20世纪70年代后,科普特问题在埃及社会逐渐凸显,成为了埃及国内和西方国际社会关注的焦点。自2011年阿拉伯之春爆发以来,中东地区族群冲突频发,科普特问题又是其中的典型案例。随着我国
非富勒烯受体材料拥有材料来源广、易合成、结构能级和带隙易于调控等优势受到了广泛研究。基于非富勒烯小分子受体材料的有机太阳能电池器件,已达到18%以上的光电转换效率。为满足商业化的要求还需要解决成本和器件稳定性等问题。传统稠合非富勒烯受体含有较大的稠环骨架,这必然增大合成难度,进而增加合成成本;更高的稠合程度也会降低材料的溶解性,给材料提纯和器件制备带来困难。而在非稠合小分子受体材料中,结构单元间通
背景:孤独症谱系障碍（autism spectrum disorder,ASD）属于儿童发育性神经障碍疾病,预后较差,其核心特征是社交功能障碍以及局限的、重复的行为、兴趣或活动。早期诊断ASD是改善患儿损伤程度并改善、缓解甚至预防与ASD症状相关的医学问题的可行和有用的步骤,但鉴于目前诊断主要依靠行为表现,大部分ASD患儿的诊断时间较晚,从而错过了最佳的干预时间,因此早期诊断需要更多的生物学特征和
背景和目的:乳腺癌（breast cancer,BC）是当今妇女发病率最高的恶性肿瘤,对女性的生命健康产生严重影响。目前,BC的综合治疗理念中的外科手术（surgery）、化学药物治疗（chemotherapy,CT）、靶向治疗、放射治疗（radiotherapy,RT）、内分泌治疗（endocrinotherapy）和免疫治疗等取得了显著成效。乳腺癌的多学科联合诊疗模式得到了一定的普及,BC已经
征信活动起源于信用交易的产生和不断发展。近年来,征信业作为信用服务行业的支柱以及社会信用体系建设的核心内容而备受我国政府与社会公众关注。个人征信作为征信业的重要组成部分,在快速发展的同时,也存在诸多法律问题需要解决。诸如,个人征信业的发展与理想目标还有较大差距,个人征信机构的运作机制亟需健全,个人征信法律制度在平衡个人征信机构与信息主体之间的权利中尚未充分发挥作用,债权人知情权、个人征信机构的征信
女性妊娠期间,体内内分泌及解剖等方面发生了一系列的变化,这些变化对全身骨关节产生不同程度的生理甚至病理改变,其中耻骨联合功能障碍（symphysis pubic dysfunction,PSD）是较常见的骨骼肌肉功能紊乱,严重影响妊娠期和产后女性的生活质量。PSD的主要临床表现是耻骨联合处剧烈疼痛,疼痛可放射至会阴、腹股沟、背部及大腿区域,行走、单侧负重或髋关节外展时症状加重,表现为摇摆步态。症状
轻型柴油商用车用于市内与县域短途运输,颗粒物原始排放的可溶性有机物成分（Soluble Organic Fraction,SOF）质量占比高,SOF被增压器后直接安装的后处理载体（DOC氧化型催化器,SCR催化消声器,DPF颗粒捕集器）捕集,并覆盖在载体表面。由于缺乏有效的SOF去除手段,SCR载体会因为SOF覆盖而隔离NH3在催化剂表面的吸附、解吸附反应,使NOx转化效率持续降低,引起NOx排放