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基于心房活動(dòng)特征和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的房顫檢測

發(fā)布時(shí)間:2021-04-12 22:16
  近年來,隨著社會(huì)的發(fā)展和人口老齡化現(xiàn)象的日益凸顯,心血管疾病的發(fā)病率在全球范圍內(nèi)呈明顯增長趨勢,與此同時(shí)房顫的發(fā)病率也在逐年增長。不僅如此,因房顫引發(fā)的并發(fā)癥如:腦梗塞、高血壓等,對人類的生命健康產(chǎn)生了嚴(yán)重的危害。因此,開發(fā)房顫檢測系統(tǒng)并及早地預(yù)防和發(fā)現(xiàn)房顫,對改善患者的醫(yī)療質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)等具有重要的臨床和現(xiàn)實(shí)社會(huì)意義。房顫檢測雖然受到學(xué)者的廣泛關(guān)注,但是無論是數(shù)據(jù)特征提取還是檢測分類都存在不足之處;诖,本文提出了一種基于心房活動(dòng)特征和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的房顫檢測算法,主要研究工作如下:(1)提取心房活動(dòng)的底層特征。本文首先將每個(gè)心拍轉(zhuǎn)化為多個(gè)心電信號片段,并對其進(jìn)行白化處理,去除數(shù)據(jù)間的冗余信息;然后選取一部分白化數(shù)據(jù)構(gòu)造稀疏字典,根據(jù)此字典求解稀疏系數(shù);最后,由于存在多個(gè)心電片段而使得每個(gè)心電信號得到的稀疏特征維度過高,因此為了避免出現(xiàn)過擬合并能夠獲得理想的檢測結(jié)果,本文對其進(jìn)行池化處理,從而獲得心房活動(dòng)的底層特征。(2)選用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行房顫檢測。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種高效特征學(xué)習(xí)與自動(dòng)分類相結(jié)合的深層網(wǎng)絡(luò),因此本文將已經(jīng)學(xué)習(xí)到的底層特征輸入到卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中再次進(jìn)行特征學(xué)習(xí);根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的特點(diǎn)不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)參數(shù)使之達(dá)到最優(yōu);最后將學(xué)習(xí)到的特征進(jìn)行組合分類,進(jìn)而達(dá)到房顫檢測的目的。采用MIT-BIH房顫數(shù)據(jù)庫進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來評價(jià)本算法檢測房顫的可行性,并且與各類算法的檢測結(jié)果進(jìn)行對比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文算法具有良好的檢測性能。
【學(xué)位授予單位】:河北大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號】:R541.75;TP183
文章目錄
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 房顫檢測算法的研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 基于RR間期特征的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 基于心房活動(dòng)特征的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 房顫檢測算法的研究分析
    1.3 本文的章節(jié)安排及各章的主要內(nèi)容
第2章 心電信號及房顫的基本知識
    2.1 心電信號的基本知識
        2.1.1 心電圖的產(chǎn)生
        2.1.2 心電圖的波形及意義
        2.1.3 標(biāo)準(zhǔn)心電數(shù)據(jù)庫
    2.2 房顫的產(chǎn)生機(jī)理及分類
        2.2.1 房顫的產(chǎn)生機(jī)理
        2.2.2 房顫的分類
    2.3 房顫在心電圖中的特征表現(xiàn)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于心房活動(dòng)的底層特征提取
    3.1 白化
        3.1.1 白化的基本原理
        3.1.2 心電信號的白化處理
    3.2 基于稀疏表示的心電信號稀疏系數(shù)求解
        3.2.1 稀疏表示的基本原理
        3.2.2 心電信號的稀疏系數(shù)求解
    3.3 池化
        3.3.1 池化的基本思想
        3.3.2 心電信號的池化
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的房顫檢測
    4.1 深度學(xué)習(xí)理論
    4.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
    4.3 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的房顫檢測算法
        4.3.1 特征預(yù)訓(xùn)練階段
        4.3.2 權(quán)值微調(diào)階段
    4.4 本章小結(jié)
第5章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    5.1 實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識說明
    5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及有效性驗(yàn)證
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果

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本文編號:1971993

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