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Enregistrement W4409346796 · doi:10.1016/j.engappai.2025.110675

Advancing interpretable cardiac disease diagnosis via a transformer-convolutional hybrid network on electrocardiograms

2025· article· en· W4409346796 sur OpenAlexaff
Xiaoqiang Liu, Hongxia Xu, Liang He, Siyu Long, Yisen Huang, Yubin Wang, Yingzhou Lu, Yingxuan Huang, Jian Wu, Honghao Gao

Notice bibliographique

RevueEngineering Applications of Artificial Intelligence · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueECG Monitoring and Analysis
Établissements canadiensMcGill UniversityMontreal Neurological Institute and Hospital
Organismes subventionnairesChina Scholarship CouncilNational Natural Science Foundation of China
Mots-clésComputer scienceTransformerArtificial intelligenceConvolutional neural networkPattern recognition (psychology)Electrical engineeringVoltage

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Manual heart disease diagnosis with the electrocardiogram (ECG) is intractable due to the intertwined signal features and lengthy diagnosis procedure, especially for the 24-hour dynamic ECG signals. Consequently, even experienced cardiologists may face difficulty in producing all accurate ECG reports. In recent years, Artificial Intelligence (AI), particularly neural network-based automatic ECG diagnosis methods have exhibited promising performance, suggesting a potential alternative to the labor-intensive examination conducted by cardiologists. However, many existing approaches failed to adequately consider the temporal and channel dimensions when assembling features and ignored interpretability. And clinical theory underscores the necessity of prolonged signal observations for diagnosing certain ECG conditions such as tachycardia. Moreover, specific heart diseases manifest primarily through distinct ECG leads represented as channels. In response to these challenges, this paper introduces a novel neural network architecture for ECG classification (diagnosis). The proposed model incorporates Lead Fusing blocks, transformer-XL (meaning extra long) encoder-based Encoder modules, and hierarchical temporal attentions. Importantly, this classifier operates directly on raw ECG time-series signals rather than cardiac cycles. Signal integration begins with the Lead Fusing blocks, followed by the Encoder modules and hierarchical temporal attentions, enabling the extraction of long-dependent features. Furthermore, existing convolution-based methods have been argued to compromise interpretability, whereas the proposed neural network provides improved clarity in this regard. Experimental evaluations on a comprehensive public dataset confirm the superiority of the proposed classifier over state-of-the-art methods. Moreover, a visualization method was employed to generate a location map that demonstrates the areas of the signal emphasized by the model, thereby enhancing interpretability. • Our model extracts long-dependent features of ECG signals based on the Transformer-XL encoder. • The proposed network offers the improved interpretability. • Our classifier achieves superior performance over other state-of-the-art methods.

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)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
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: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
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)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,006
Tête enseignante GPT0,260
Écart entre enseignants0,255 · 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

Citations11
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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