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MINA: Mehrstufige wissensgesteuerte Aufmerksamkeit für die Modellierung von Elektrokardiographie-Signalen

Shenda Hong Cao Xiao Tengfei Ma Hongyan Li Jimeng Sun

Zusammenfassung

Elektrokardiogramm (EKG) Signale werden häufig zur Diagnose verschiedener Herzfehler verwendet. Kürzlich zeigten tiefen Lernmodelle erste Erfolge bei der Modellierung von EKG-Daten, sind aber größtenteils Black-Box-Modelle und daher für die klinische Anwendung wenig interpretierbar. In dieser Arbeit schlagen wir MultIlevel kNowledge-guided Attention Netzwerke (MINA) vor, die Herzerkrankungen aus EKG-Signalen mit intuitiven Erklärungen, die medizinischem Wissen entsprechen, vorhersagen. Durch die separate Extraktion von mehrstufigen (Schlag-, Rhythmus- und Frequenzstufe) Domänenwissensmerkmalen kombiniert MINA das medizinische Wissen und die EKG-Daten über ein mehrstufiges Aufmerksamkeitsmodell, wodurch die gelernten Modelle hochgradig interpretierbar werden. Unsere Experimente zeigten, dass MINA in einem realen EKG-Datensatz einen PR-AUC von 0,9436 erreichte (was eine Verbesserung um 5,51 % gegenüber dem besten Baseline-Modell darstellt). Schließlich zeigte MINA auch eine robuste Leistung und starke Interpretierbarkeit bei Signalverzerrungen und Rauschbeeinflussungen.


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