Direct Reconstruction of High-Fidelity Electrocardiogram Signals from Vector-Based Portable Document Format Files with Integrated Deep Learning for Multi-Parameter Estimation (Preprint)
Notice bibliographique
Résumé
Background: Electrocardiograms (ECGs) are commonly stored in PDF, particularly as vector-based files generated by ECG management systems. Previous studies have demonstrated that ECG signals can be extracted through PDF-to-Scalable Vector Graphics (SVG) conversion, highlighting the potential to reconstruct waveform signals from vector graphics. These reconstructed signals further enable the derivation and prediction of clinically relevant ECG parameters. Objective: This study aimed to develop an integrated framework for direct reconstruction of high-fidelity ECG signals from vector-based PDF files and for simultaneous estimation of multiple clinically relevant ECG parameters using deep learning. Methods: In this retrospective methodological study, 50,000 twelve-lead ECG PDFs generated by a MUSE system (2015-2024) were analyzed. A direct PDF parsing pipeline was developed to extract vector path objects and reconstruct time-series signals without intermediate format conversion. Reconstruction accuracy was evaluated against the original system-exported signals. Two deep learning models, DualECGFormer and DualResNetECG, were developed to estimate 8 specific ECG parameters. The reference standards for these parameters-including ventricular rate; PR interval; QRS duration; QT interval; corrected QT interval (QTc); and the electrical axes of the P wave, QRS complex, and T wave-were derived from machine-generated values within the MUSE system database. Performance was compared with a rule-based approach (NeuroKit2). Results: The proposed method achieved high reconstruction fidelity, with mean absolute errors (MAEs) below 1×10-3 mV across all leads. Compared with an SVG-based workflow, the direct parsing approach reduced processing time by approximately 4.6-fold. For parameter estimation, deep learning models outperformed the rule-based method for most parameters. DualResNetECG achieved the best overall performance, with MAEs of 1.11 bpm for ventricular rate, 7.27 milliseconds for PR interval, 9.89 milliseconds for QRS duration, 11.87 milliseconds for QT, and 13.71 milliseconds for QTc. For electrical axis estimation, MAEs ranged from 8.0° to 16.31°. The model also demonstrated reliable detection of physiologically undefined parameters (PR interval and P-wave axis), achieving an area under the receiver operating characteristic curve of up to 0.978. Conclusions: This study presents an efficient and scalable framework for direct extraction of ECG signals from MUSE-generated vector-based PDFs and integrated multiparameter estimation using deep learning. The approach achieves high reconstruction accuracy and competitive predictive performance, supporting its potential utility for large-scale retrospective MUSE ECG analysis.
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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 | 0,000 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| 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) | 0,004 | 0,003 |
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 ».