Region-Disentangled Diffusion Model for High-Fidelity PPG-to-ECG Translation
Notice bibliographique
Résumé
The high prevalence of cardiovascular diseases (CVDs) calls for accessible and cost-effective continuous cardiac monitoring tools. Despite Electrocardiography (ECG) being the gold standard, continuous monitoring remains a challenge, leading to the exploration of Photoplethysmography (PPG), a promising but more basic alternative available in consumer wearables. This notion has recently spurred interest in translating PPG to ECG signals. In this work, we introduce Region-Disentangled Diffusion Model (RDDM), a novel diffusion model designed to capture the complex temporal dynamics of ECG. Traditional Diffusion models like Denoising Diffusion Probabilistic Models (DDPM) face challenges in capturing such nuances due to the indiscriminate noise addition process across the entire signal. Our proposed RDDM overcomes such limitations by incorporating a novel forward process that selectively adds noise to specific regions of interest (ROI) such as QRS complex in ECG signals, and a reverse process that disentangles the denoising of ROI and non-ROI regions. Quantitative experiments demonstrate that RDDM can generate high-fidelity ECG from PPG in as few as 10 diffusion steps, making it highly effective and computationally efficient. Additionally, to rigorously validate the usefulness of the generated ECG signals, we introduce CardioBench, a comprehensive evaluation benchmark for a variety of cardiac-related tasks including heart rate and blood pressure estimation, stress classification, and the detection of atrial fibrillation and diabetes. Our thorough experiments show that RDDM achieves state-of-the-art performance on CardioBench. To the best of our knowledge, RDDM is the first diffusion model for cross-modal signal-to-signal translation in the bio-signal domain.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».