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Enregistrement W3012331434 · doi:10.2196/17037

A Lightweight Deep Learning Model for Fast Electrocardiographic Beats Classification With a Wearable Cardiac Monitor: Development and Validation Study

2020· article· en· W3012331434 sur OpenAlexvenueno aff
Eunjoo Jeon, Kyusam Oh, Soonhwan Kwon, HyeongGwan Son, Yongkeun Yun, Eun-Soo Jung, Min Soo Kim

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueECG Monitoring and Analysis
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceArtificial intelligenceDeep learningRecurrent neural networkInferenceWearable computerMachine learningWearable technologyArtificial neural networkEmbedded system

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Electrocardiographic (ECG) monitors have been widely used for diagnosing cardiac arrhythmias for decades. However, accurate analysis of ECG signals is difficult and time-consuming work because large amounts of beats need to be inspected. In order to enhance ECG beat classification, machine learning and deep learning methods have been studied. However, existing studies have limitations in model rigidity, model complexity, and inference speed. OBJECTIVE: To classify ECG beats effectively and efficiently, we propose a baseline model with recurrent neural networks (RNNs). Furthermore, we also propose a lightweight model with fused RNN for speeding up the prediction time on central processing units (CPUs). METHODS: We used 48 ECGs from the MIT-BIH (Massachusetts Institute of Technology-Beth Israel Hospital) Arrhythmia Database, and 76 ECGs were collected with S-Patch devices developed by Samsung SDS. We developed both baseline and lightweight models on the MXNet framework. We trained both models on graphics processing units and measured both models' inference times on CPUs. RESULTS: Our models achieved overall beat classification accuracies of 99.72% for the baseline model with RNN and 99.80% for the lightweight model with fused RNN. Moreover, our lightweight model reduced the inference time on CPUs without any loss of accuracy. The inference time for the lightweight model for 24-hour ECGs was 3 minutes, which is 5 times faster than the baseline model. CONCLUSIONS: Both our baseline and lightweight models achieved cardiologist-level accuracies. Furthermore, our lightweight model is competitive on CPU-based wearable hardware.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,015
Score d'incertitude au seuil0,029

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,025
Tête enseignante GPT0,284
Écart entre enseignants0,259 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations29
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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