Abstract 4366212: Artificial Intelligence with Augmented Data Increases Accuracy and Speed of Heart Murmur Detection in Phonocardiogram Data
Notice bibliographique
Résumé
Introduction: Cardiac auscultation often provides the first indication of underlying cardiac conditions through identification of heart murmurs. Auscultation is conducted during routine physical exams and is traditionally performed via stethoscope. However, conventional auscultation has limited sensitivity and accuracy due to high inter-rater discrepancy. Given its importance in the diagnostic process, an enhanced protocol is necessary. Artificial intelligence (AI) has been implemented in various medical settings. However, AI is limited by its need for vast quantities of high-quality training data. Data augmentation (DA) can be used to generate new samples from existing data by applying various transformations, which increases algorithm robustness and generalizability. Hypothesis: We hypothesized that implementing the Minimally Random Convolutional Kernel Transform (MiniROCKET) AI model with DA techniques improves the accuracy and speed of murmur detection in phonocardiogram (PCG) data. Methods: We used data from the 2022 George Moody PhysioNet Heart Sound Classification Challenge, containing PCG recordings of individuals under 21 years of age in Northeast Brazil. Patients without recordings from all four heart valves were excluded. Each patient’s audio files were synchronized at the first heartbeat. The file group then underwent 10 random time-series DA techniques, yielding four files from each original. Then, a Mel spectrogram was generated from each file, and one random DA technique was applied to each to make three spectrograms (Figure 1). Through DA, our sample size was increased from 928 spectrograms to 14,848. After pre-processing, MiniROCKET classified each patient as: “murmur present,” “murmur absent,” or “further assessment required” - if sufficient certainty is not achieved. Results: We assessed the effect of varying levels of DA, the overall accuracy of our MiniROCKET methodology, and the speed of our model by comparing with existing models (Tables 1&2). Overall, our method yielded improved quality assessment metrics and enhanced speed compared to existing models and was further improved through DA techniques. Conclusion: With DA (p=8.600e-05), our method boasts rapid and precise detection of murmurs in PCG data, with a weighted accuracy of 96.4% and an evaluation time of 0.02 seconds per patient, outperforming existing methods. Implementing this method may streamline diagnosis, promote scalability and adaptability, and allow for early-stage treatment.
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 enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,009 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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.
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».