論文の概要: Multi-Channel Masked Autoencoder and Comprehensive Evaluations for Reconstructing 12-Lead ECG from Arbitrary Single-Lead ECG
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.11481v1
- Date: Tue, 16 Jul 2024 08:17:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-17 16:02:34.121352
- Title: Multi-Channel Masked Autoencoder and Comprehensive Evaluations for Reconstructing 12-Lead ECG from Arbitrary Single-Lead ECG
- Title（参考訳）: マルチチャネルマスク付きオートエンコーダと任意単値心電図からの12レベル心電図再構成のための総合的評価
- Authors: Jiarong Chen, Wanqing Wu, Tong Liu, Shenda Hong,
- Abstract要約: 本研究では,実シングルリードECGから12リードECGを再構成するためのマルチチャネルマスク付きオートエンコーダ(MCMA)を提案する。
実験の結果,生成した信号と実信号の可視化結果から,提案手法の有効性が示された。
本研究は,信号レベル,特徴レベル,診断レベル評価を含む総合評価ベンチマークECGGenEvalを紹介する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.74009541199362
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In the context of cardiovascular diseases (CVD) that exhibit an elevated prevalence and mortality, the electrocardiogram (ECG) is a popular and standard diagnostic tool for doctors, commonly utilizing a 12-lead configuration in clinical practice. However, the 10 electrodes placed on the surface would cause a lot of inconvenience and discomfort, while the rapidly advancing wearable devices adopt the reduced-lead or single-lead ECG to reduce discomfort as a solution in long-term monitoring. Since the single-lead ECG is a subset of 12-lead ECG, it provides insufficient cardiac health information and plays a substandard role in real-world healthcare applications. Hence, it is necessary to utilize signal generation technologies to reduce their clinical importance gap by reconstructing 12-lead ECG from the real single-lead ECG. Specifically, this study proposes a multi-channel masked autoencoder (MCMA) for this goal. In the experimental results, the visualized results between the generated and real signals can demonstrate the effectiveness of the proposed framework. At the same time, this study introduces a comprehensive evaluation benchmark named ECGGenEval, encompassing the signal-level, feature-level, and diagnostic-level evaluations, providing a holistic assessment of 12-lead ECG signals and generative model. Further, the quantitative experimental results are as follows, the mean square errors of 0.0178 and 0.0658, correlation coefficients of 0.7698 and 0.7237 in the signal-level evaluation, the average F1-score with two generated 12-lead ECG is 0.8319 and 0.7824 in the diagnostic-level evaluation, achieving the state-of-the-art performance. The open-source code is publicly available at \url{https://github.com/CHENJIAR3/MCMA}.
- Abstract（参考訳）: 心血管疾患(CVD)では、心電図(ECG)は医師にとって一般的で標準的な診断ツールである。
しかし、表面に置かれた10個の電極は、多くの不便と不快を招き、急速に進歩するウェアラブルデバイスは、長期監視におけるソリューションとしての不快感を軽減するために、リードまたはシングルリードのECGを採用する。
シングルリードECGは12リードECGのサブセットであるため、心臓の健康情報が不十分であり、現実世界の医療応用においてサブスタンダードの役割を担っている。
したがって、信号生成技術を用いて、実際の単誘導心電図から12リード心電図を再構成することにより、臨床的重要性のギャップを低減する必要がある。
具体的には,マルチチャネルマスク付きオートエンコーダ(MCMA)を提案する。
実験の結果,生成した信号と実信号の可視化結果から,提案手法の有効性が示された。
同時に、信号レベル、特徴レベル、診断レベルの評価を包含する総合評価ベンチマークECGGenEvalを導入し、12リードのECG信号と生成モデルを総合評価する。
さらに, 信号レベル評価における平均平方誤差0.0178, 0.0658, 相関係数0.7698, 0.7237, 診断レベル評価における平均F1スコア0.8319, 0.7824である。
オープンソースコードは \url{https://github.com/CHENJIAR3/MCMA} で公開されている。
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