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Enregistrement W4403333782 · doi:10.36227/techrxiv.172866031.13011158/v1

Toward Robust Automated Cardiovascular Arrhythmia Detection using Self-supervised Learning and 1-Dimensional Vision Transformers

2024· preprint· en· W4403333782 sur OpenAlexfundno aff
M Chatterjee, Adrian D. C. Chan, Majid Komeili

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueECG Monitoring and Analysis
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésArtificial intelligenceComputer scienceCardiac arrhythmiaTransformerComputer visionPattern recognition (psychology)Machine learningEngineeringMedicineCardiologyElectrical engineeringAtrial fibrillation

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Cardiovascular diseases are the primary cause of death globally. With the prevalence of electrocardiogram (ECG) machines within and outside the clinical environment, it is now possible to passively monitor a patient's heartbeat for cardiovascular diseases. The goal of this work is to emphasize the importance of selfsupervised learning for arrhythmia detection, leveraging the large amounts of unlabelled data recently made publicly available and demonstrating significant performance improvements as it reduces overfitting to class imbalance and noise. We propose Masked Patch Modelling (MPM) and leverage 8.2 million unlabelled ECGs to perform large-scale self-supervised pre-training and create a foundational 1dimensional Transformer model, PatchECG, that can be fine-tuned for any downstream tasks involving ECG data. We obtain state-of-the-art results on standard benchmark datasets, including PTB-XL multi-label classification, while setting new benchmarks on the largest and highest quality multi-label classification dataset to date. We find that PatchECG outperforms the current state-of-the-art with regard to computational efficiency, requiring only 1/5 of the computational resources while increasing model capacity by a factor of 14. We also compare the 1-dimensional PatchECG model to a state-of-the-art 2-dimensional vision Transformer and observe significantly higher performance. Finally, we perform ablation studies to investigate other methods for addressing the critical issues incurred with automated arrhythmia detection, resulting in a performance improvement of more than 2% under conditions of class imbalance, label noise, and over-parameterization.

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)0,004
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: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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 Opus0,023
Tête enseignante GPT0,277
Écart entre enseignants0,254 · 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
GenreMéthodes

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

En bref

Citations1
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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