論文の概要: Towards Personalized Healthcare in Cardiac Population: The Development of a Wearable ECG Monitoring System, an ECG Lossy Compression Schema, and a ResNet-Based AF Detector

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.05138v1
• Date: Mon, 11 Jul 2022 19:08:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2022-07-13 15:01:14.224576
• Title: Towards Personalized Healthcare in Cardiac Population: The Development of a Wearable ECG Monitoring System, an ECG Lossy Compression Schema, and a ResNet-Based AF Detector
• Title（参考訳）: 心臓集団におけるパーソナライズされたヘルスケアを目指して:ウェアラブルECGモニタリングシステム、ECGロッシー圧縮スキーム、ResNetベースのAF検出器の開発
• Authors: Wei-Ying Yi, Peng-Fei Liu, Sheung-Lai Lo, Ya-Fen Chan, Yu Zhou, Yee Leung, Kam-Sang Woo, Alex Pui-Wai Lee, Jia-Min Chen and Kwong-Sak Leung
• Abstract要約: 心房細動(AF)は通常、心電図(ECG)を用いて診断される。 本書では、ウェアラブルECGデバイス、モバイルアプリケーション、バックエンドサーバを具現化したパーソナライズされた医療システムの設計と実装について述べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.706400613998703
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Cardiovascular diseases (CVDs) are the number one cause of death worldwide. While there is growing evidence that the atrial fibrillation (AF) has strong associations with various CVDs, this heart arrhythmia is usually diagnosed using electrocardiography (ECG) which is a risk-free, non-intrusive, and cost-efficient tool. Continuously and remotely monitoring the subjects' ECG information unlocks the potentials of prompt pre-diagnosis and timely pre-treatment of AF before the development of any life-threatening conditions/diseases. Ultimately, the CVDs associated mortality could be reduced. In this manuscript, the design and implementation of a personalized healthcare system embodying a wearable ECG device, a mobile application, and a back-end server are presented. This system continuously monitors the users' ECG information to provide personalized health warnings/feedbacks. The users are able to communicate with their paired health advisors through this system for remote diagnoses, interventions, etc. The implemented wearable ECG devices have been evaluated and showed excellent intra-consistency (CVRMS=5.5%), acceptable inter-consistency (CVRMS=12.1%), and negligible RR-interval errors (ARE<1.4%). To boost the battery life of the wearable devices, a lossy compression schema utilizing the quasi-periodic feature of ECG signals to achieve compression was proposed. Compared to the recognized schemata, it outperformed the others in terms of compression efficiency and distortion, and achieved at least 2x of CR at a certain PRD or RMSE for ECG signals from the MIT-BIH database. To enable automated AF diagnosis/screening in the proposed system, a ResNet-based AF detector was developed. For the ECG records from the 2017 PhysioNet CinC challenge, this AF detector obtained an average testing F1=85.10% and a best testing F1=87.31%, outperforming the state-of-the-art.
• Abstract（参考訳）: 心臓血管疾患(cvds)は世界で1番目に多い死因である。 心房細動(af)が様々なcvdと強い関連があるという証拠が増えているが、この心不整脈は通常、リスクのない非侵襲的かつ費用効率の高いツールである心電図(ecg)を用いて診断される。 被験者の心電図情報を連続的かつ遠隔に監視することで、生命を脅かす条件や障害が発生する前に、早期診断とAFのタイムリーな前処置の可能性を解き放つ。 最終的に、CVDの死亡率は減少する可能性がある。 本稿では,ウェアラブルecgデバイス,モバイルアプリケーション,バックエンドサーバを具体化するパーソナライズされた医療システムの設計と実装について述べる。 本システムは、ユーザのECG情報を継続的に監視し、パーソナライズされた健康警告/フィードバックを提供する。 ユーザーは、遠隔診断や介入などのために、このシステムを通じてペアの健康アドバイザーとコミュニケーションすることができる。 実装されたウェアラブルECGデバイスは、優れた整合性(CVRMS=5.5%)、許容整合性(CVRMS=12.1%)、無視可能なRRインターバル誤差(ARE<1.4%)を示した。 ウェアラブルデバイスのバッテリ寿命を向上させるために,ecg信号の準周期的特徴を利用した低損失圧縮スキーマを提案し,圧縮を実現する。 認識されたスキーマと比較すると、圧縮効率と歪みで他よりも優れており、MIT-BIHデータベースからのECG信号に対してCRの少なくとも2倍のPRDまたはRMSEを達成した。 提案システムで自動AF診断・スクリーニングを実現するため,ResNetベースのAF検出器を開発した。 2017年のPhystoNet CinCチャレンジのECG記録では、このAF検出器はF1=85.10%の平均テストとF1=87.31%のベストテストを得た。

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