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基于自适应图卷积网络的心电图多标签分类模型
作者姓名:贺煜航  刘棪  陈刚
作者单位:1. 武汉大学 空天信息安全与可信计算教育部重点实验室, 武汉 430072;2. 武汉大学 国家网络安全学院, 武汉 430072
基金项目:国家自然科学基金(U1936107)。
摘    要:心电图分析是一种被广泛应用的心脏疾病诊断方法。传统的心电图分析严重依赖医生个人水平,容易出现误诊、漏诊现象,效率较低,且不能有效利用高频信号提供的有价值信息。基于卷积神经网络(CNN)的心电图自动分类方法在一定程度上提高了诊断效率,但依然存在对高频信息利用不充分的问题,且单一的卷积神经网络由于受感受野的限制和权重共享的影响,导致无法充分利用全局信息,分类准确率有待提高。提出一种基于注意力机制与图卷积网络的心电图多标签分类模型MLECG-AGCN,通过设计基于注意力机制的CNN网络,提高网络对高频信号的利用率。引入图卷积网络,以有效利用全局信息和特征空间邻域样本信息,从而协助样本进行分类,提高分类结果的准确率。基于注意力机制的CNN网络通过高通滤波器突出原始信号的高频位置,生成注意力图,并将注意力图嵌入到原始信号中,增强网络关注高频信号的能力。在PTB-XL数据集上的实验结果表明,基于注意力机制的CNN网络与自适应图卷积网络的结合有效提高了心电图分类精度,与Multi-ECGNet、ResNet18、ResNet101等模型相比,MLECG-AGCN模型取得了较高的AUROC值,为0.943 639。

关 键 词:心电图  图卷积网络  残差神经网络  注意力机制  多标签分类  PTB-XL数据集  
收稿时间:2021-12-14
修稿时间:2022-02-16
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