基于GAN和MS-ResNet的房颤自动检测模型

作     者：秦静 韩悦 王立永 季长清 刘璐 汪祖民 QIN Jing;HAN Yue;WANG Liyong;JI Changqing;LIU Lu;WANG Zumin

作者机构：大连大学软件工程学院辽宁大连116622 大连大学信息工程学院辽宁大连116622 大连大学物理科学与技术学院辽宁大连116622 大连大学附属中山医院辽宁大连116001 

出 版 物：《应用科学学报》 (Journal of Applied Sciences)

年 卷 期：2024年第42卷第1期

页      面：15-26页

学科分类：081203[工学-计算机应用技术] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金(No.62002038)资助 

主　　题：心电图 房颤 生成对抗网络 多尺度 自动检测 

摘      要：房颤是一种常见的心律失常疾病,针对现有研究工作大多依赖于单尺度信号段而忽略了不同尺度下潜在的互补信息和数据不平衡问题导致诊断性能下降的问题,提出了一种新颖的基于生成对抗网络(generative adversarial network, GAN)和多尺度残差网络(multiscale residual net, MS-ResNet)的房颤自动检测模型,该网络使用GAN合成具有高形态相似性的单导联心电数据来解决数据的隐私和不平衡问题。同时,设计了MS-ResNet特征提取策略,从不同尺度提取不同大小信号段的特征,从而有效地捕捉P波消失和RR间期不规则特征。该模型联合这两种策略不仅为房颤自动检测生成高质量心电图(electrocardiogram,ECG)数据,还可以利用多尺度网格提取不同波之间的时序特征。在PhysioNet Challenge2017公开ECG数据集上以及平衡后的数据集上评估了MS-ResNet的性能,并将其与现有的房颤分类模型进行了比较。实验结果表明,MS-ResNet在平衡后的数据集上平均F1值和精确率分别达到0.914 1和91.56%,与不平衡数据集相比,F1提高了4.5%,精确率提高了3.5%。