[發(fā)明專利]一種基于單導(dǎo)聯(lián)心電信號的模型構(gòu)建方法及性別識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211050595.2
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115115038B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏國棟;洪申達(dá);耿世佳;王凱;章德云;傅兆吉;周榮博;俞杰;鄂雁祺;齊新宇
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥心之聲健康科技有限公司
• 主分類號: G06N3/04
• 分類號: G06N3/04;G06N3/08;G06K9/62;A61B5/346;A61B5/00
• 代理公司: 安徽知問律師事務(wù)所 34134
• 代理人: 劉傳旭

本發(fā)明公開一種基于單導(dǎo)聯(lián)心電信號的模型構(gòu)建方法及性別識別方法，屬于心電信號識別技術(shù)領(lǐng)域。利用12導(dǎo)聯(lián)心電信號進(jìn)行性別識別研究存在信息冗余，并且計算耗費(fèi)資源多耗時長；現(xiàn)有的單導(dǎo)聯(lián)性別識別方法容易受到噪聲信號干擾，準(zhǔn)確率有限。本發(fā)明首次提出了在一種基于單導(dǎo)聯(lián)心電信號的模型構(gòu)建方法及性別識別方法，包括以下步驟：心電信號數(shù)據(jù)的預(yù)處理、信號質(zhì)量評估、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建和模型訓(xùn)練，并通過上述構(gòu)建的模型進(jìn)行模型預(yù)測。該方法和12導(dǎo)聯(lián)的性別識別方法相比更節(jié)省資源且耗時更短，和現(xiàn)有單導(dǎo)聯(lián)性別識別的機(jī)器學(xué)習(xí)方法相比，該方法魯棒性更好，準(zhǔn)確率更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及心電信號識別技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于單導(dǎo)聯(lián)心電信號的模型構(gòu)建方法及性別識別方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)如今，性別識別應(yīng)用在取證、檢測以及人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)收集等諸多領(lǐng)域。其中最重要的用途之一是在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其表現(xiàn)在未知性別的人機(jī)交互方面，不同性別有著明顯的生理和心理差異；此外，性別識別結(jié)果還能一定程度地反應(yīng)激素水平的變化，進(jìn)行準(zhǔn)確的性別識別能夠為用戶提供更準(zhǔn)確的治療方案和行動建議。

心電圖（ECG）是一種生物醫(yī)學(xué)信號，它以電信號的形式反映有關(guān)心臟活動的詳細(xì)信息。研究顯示，所有個體的心電信號都有其自身的獨(dú)特性，表明基于心電圖識別性別的可行性。

在心電圖上的性別識別研究按照心電圖類別大致可分為單導(dǎo)聯(lián)和12導(dǎo)聯(lián)兩類，12導(dǎo)聯(lián)心電信號的性別識別多為深度學(xué)習(xí)方法。首先，12導(dǎo)聯(lián)信號采集所需條件比單導(dǎo)聯(lián)更嚴(yán)格，需要10個電極片分散貼在身體各部位。其次，12導(dǎo)聯(lián)數(shù)據(jù)分析耗費(fèi)更多的計算資源，耗時更長。同時，已有研究表明導(dǎo)聯(lián)I中包含可以進(jìn)行識別性別的信息，利用12導(dǎo)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行性別識別造成信息冗余。目前，單導(dǎo)聯(lián)心電信號的性別識別，通常是模式識別的方法進(jìn)行特征提取（如HRV），然后根據(jù)提取的特征利用現(xiàn)有的機(jī)器學(xué)習(xí)方法進(jìn)行性別分類，該方法容易受到噪聲信號的影響，模型的識別準(zhǔn)確率有限。

中國專利申請，申請?zhí)朇N202011584667.2，公開日2021年04月06日，公開了一種心電信號識別分類方法，包括：基于ResNet深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建12導(dǎo)聯(lián)心電信號Embedding模塊；對輸入樣本進(jìn)行重采樣，將每一個導(dǎo)聯(lián)當(dāng)作不同的通道，輸入一維ResNet網(wǎng)絡(luò)；對構(gòu)建好的Embedding模塊利用訓(xùn)練集進(jìn)行訓(xùn)練，其中，共有N種心電信號；利用訓(xùn)練好的Embedding模塊對所有的心電信號做N維向量的詞嵌入，最終每一條心電信號生成長度為N位的向量，每一位表示屬于某一種心電信號的概率；提取心電信號的基礎(chǔ)特征和形態(tài)特征；將心電信號經(jīng)過Embedding模塊之后獲得的N維向量結(jié)合所提取的特征當(dāng)作輸入，將N種心電信號當(dāng)作N個二分類輸出，基于LightGBM建立N個二分類模型；利用所建立的二分類模型進(jìn)行心電信號識別分類。該發(fā)明能夠從心電信號中自動提取有效特征進(jìn)行心電類型識別，提高識別效率和準(zhǔn)確率，該方法使用12導(dǎo)聯(lián)心電信號進(jìn)行預(yù)測和識別，計算時間長，計算資源耗費(fèi)多。

發(fā)明內(nèi)容

1.要解決的技術(shù)問題

利用12導(dǎo)聯(lián)心電信號進(jìn)行性別識別研究存在信息冗余，并且計算耗費(fèi)資源耗時長；現(xiàn)有的單導(dǎo)聯(lián)性別識別方法容易受到噪聲信號干擾，準(zhǔn)確率有限。本發(fā)明首次提出了一種基于單導(dǎo)聯(lián)心電信號的模型構(gòu)建方法及性別識別方法，該方法和12導(dǎo)聯(lián)的性別識別方法相比更節(jié)省資源且耗時更短，和現(xiàn)有單導(dǎo)聯(lián)性別識別的機(jī)器學(xué)習(xí)方法相比，該方法魯棒性更好，準(zhǔn)確率更高。

2.技術(shù)方案

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

一種基于單導(dǎo)聯(lián)心電信號的模型構(gòu)建方法，步驟如下：

心電信號數(shù)據(jù)的預(yù)處理：采集心電信號數(shù)據(jù)，使用I導(dǎo)聯(lián)的心電信號，將心電信號數(shù)據(jù)的采樣率統(tǒng)一為相同的數(shù)值，使用長度為d的窗口隨機(jī)截取原始數(shù)據(jù)，若原始數(shù)據(jù)的長度小于d，則在該數(shù)據(jù)后補(bǔ)0，使得長度達(dá)到d，d是信號長度，對所有預(yù)處理后的心電信號X_i進(jìn)行標(biāo)記，記標(biāo)記數(shù)值為，其中0表示用戶為女性，1表示用戶為男性。