論文の概要: Performer: A Novel PPG to ECG Reconstruction Transformer For a Digital
Biomarker of Cardiovascular Disease Detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.11795v1
- Date: Mon, 25 Apr 2022 17:10:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-04-26 13:42:32.095703
- Title: Performer: A Novel PPG to ECG Reconstruction Transformer For a Digital
Biomarker of Cardiovascular Disease Detection
- Title（参考訳）: 演奏者:心血管疾患検出用デジタルバイオマーカーのための新しいppg-ecgリコンストラクショントランスフォーマ
- Authors: Ella Lan
- Abstract要約: 心臓血管疾患(CVD)は死因の上位1つとなり、これらの死亡の4分の3は低所得層で発生している。
心電図 (ECG) は, ユーザ参加の必要性から, 連続心臓モニタリングには有効ではない。
フォトプレチスモグラフィーは容易に収集できるが、精度の制限により臨床応用は制限される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Cardiovascular diseases (CVDs) have become the top one cause of death;
three-quarters of these deaths occur in lower-income communities.
Electrocardiography (ECG), an electrical measurement capturing the cardiac
activities, is a gold-standard to diagnose CVDs. However, ECG is infeasible for
continuous cardiac monitoring due to its requirement for user participation.
Meanwhile, photoplethysmography (PPG) is easy to collect, but the limited
accuracy constrains its clinical usage. In this research, a novel
Transformer-based architecture, Performer, is invented to reconstruct ECG from
PPG and to create a novel digital biomarker, PPG along with its reconstructed
ECG, as multiple modalities for CVD detection. This architecture, for the first
time, performs Transformer sequence to sequence translation on biomedical
waveforms, while also utilizing the advantages of the easily accessible PPG and
the well-studied base of ECG. Shifted Patch-based Attention (SPA) is created to
maximize the signal features by fetching the various sequence lengths as
hierarchical stages into the training while also capturing cross-patch
connections through the shifted patch mechanism. This architecture generates a
state-of-the-art performance of 0.29 RMSE for reconstructing ECG from PPG,
achieving an average of 95.9% diagnosis for CVDs on the MIMIC III dataset and
75.9% for diabetes on the PPG-BP dataset. Performer, along with its novel
digital biomarker, offers a low-cost and non-invasive solution for continuous
cardiac monitoring, only requiring the easily extractable PPG data to
reconstruct the not-as-accessible ECG data. As a prove of concept, an earring
wearable, named PEARL (prototype), is designed to scale up the point-of-care
(POC) healthcare system.
- Abstract（参考訳）: 心臓血管疾患(CVD)は死因の上位1つとなり、これらの死亡の4分の3は低所得層で発生している。
心電図(Electrocardiography、ECG)は、心活動を測定する電気測定装置であり、CVDを診断するための金標準である。
しかし、ECGはユーザーの参加を必要とするため、継続的な心臓モニタリングには適さない。
一方、光胸腺造影(PPG)の収集は容易であるが、精度の制限により臨床応用は制限される。
本研究では,新しいトランスフォーマーベースのアーキテクチャであるPerformerを発明し,CVD検出のための複数のモダリティとして,PSGからECGを再構成し,新しいデジタルバイオマーカーであるPSGを作成する。
このアーキテクチャは、バイオメディカル波形のトランスフォーマーシーケンスを初めて実行し、容易にアクセス可能なPSGとよく研究されたECGの基盤の利点を生かした。
シフトパッチベースの注意(Shifted Patch-based Attention, SPA)は、様々なシーケンス長を階層的な段階としてトレーニングに取り込み、シフトパッチ機構を通じてクロスパッチ接続をキャプチャすることで、信号特性を最大化する。
このアーキテクチャは、PSGからECGを再構築するための 0.29 RMSE の最先端性能を生成し、MIMIC III データセットでの CVD の平均 95.9% と PPG-BP データセットでの糖尿病の 75.9% を達成している。
performerは、新しいデジタルバイオマーカーと共に、継続的な心臓モニタリングのための低コストで非侵襲的なソリューションを提供するが、容易に抽出できるppgデータを必要とせず、アクセス不能なecgデータを再構築できる。
概念実証として、PEARL(プロトタイプ)と名付けられたイヤリングウェアラブルは、POSC(point-of-care)ヘルスケアシステムをスケールアップするために設計された。
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