中国循证儿科杂志 ›› 2024, Vol. 19 ›› Issue (6): 464-468.DOI: 10.3969/j.issn.1673-5501.2024.06.011
张英,党艳,梁雪村
ZHANG Ying, DANG Yan, LIANG Xuecun
摘要: 背景 传统的心电图(ECG)诊断方法受主观因素和经验影响较大,且ECG信号采集过程中难免会受到各种噪声干扰。近年来,基于人工智能对ECG信号进行诊断已成为研究热点。 目的 探讨基于变分模态分解(VMD)和深度学习融合的ECG信号分类诊断的可行性。 设计 诊断准确性研究。 方法 ECG信号数据来源为2020年美国查普曼大学和绍兴人民医院联合发布的12导联心电信号开源数据库,心律类型归纳为心房纤颤(AFIB)、广义的室上性心动过速(GSVT)、窦性心动过缓(SB)和窦性心律(SR)四类,均按4∶1随机划分为训练集和测试集。利用VMD进行模态分解,剔除高频模态,得到心律失常ECG信号有效特征数据集。先用未降噪ECG数据比较4种典型深度神经网络模型(LeNet、AlexNet、VggNet16、ResNet50)的分类性能,根据损失率和准确率选取最优模型后,再用该分类模型对VMD降噪后的数据进行训练和测试。 主要结局指标 准确率、精准率、敏感度、特异度、F1值和约登指数。 结果 4种典型深度神经网络模型中ResNet50模型的准确率最高且损失率最低,分类效果最好。经VMD滤波后,ECG信号的噪声明显下降。VMD降噪后可以使ResNet50构建的分类诊断网络对4类心律类型总的分类准确率由93.75%±0.24%升高至94.41%±0.18%,使F1值(>0.92)和约登指数(>0.90)均提高,精准率除SR外、敏感度除SB外均提高,特异度GSVT和SB均有提高。 结论 基于VMD降噪和深度卷积神经网络融合的ECG信号分类诊断模型的分类诊断性能良好。