多层次特征融合下心房颤动鉴别与发作定位研究
DOI:
作者:
作者单位:

江西理工大学理学院

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中图分类号:

TP391

基金项目:

国家自然科学基金项目(12461010)


<sup> </sup>Atrial Fibrillation Discrimination and Onset Localization with Multi-level Feature Fusion
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College of Science‌,JiangXi University of Science and Technology

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    摘要:

    针对现有心房颤动自动检测算法无法精准区分持续性房颤与阵发性房颤、异常发作时段定位精度不足,且易受信号噪声干扰、存在误差累积等问题,提出多层次多任务卷积神经网络(Multi-level Multi-task Attention-based Convolutional Neural Network, MMA-CNN),同步实现心电信号节律类型鉴别与房颤异常区间定位。该模型搭建时间点级、心搏级、片段级分层特征提取模块,融合一维卷积与双向长短期记忆网络提取多尺度心电特征,设计双头分类器协同完成三类节律分类与逐点异常检测,采用加权联合损失函数实现端到端训练,并引入自适应预处理提升抗干扰性能。基于CPSC2021数据集的实验结果表明,该模型节律鉴别准确率达0.99以上,综合检测评分最优为2.2844,综合性能优于主流基准模型。该模型可有效减少误差累积,具备良好的泛化能力与鲁棒性,适用于可穿戴设备的单导联心电房颤实时监测。

    Abstract:

    To address the limitations of existing automatic atrial fibrillation (AF) detection algorithms in distinguishing persistent/paroxysmal AF, localizing abnormal episodes, resisting noise and avoiding error accumulation, a Multi-level Multi-task Attention-based Convolutional Neural Network (MMA-CNN) is proposed for simultaneous electrocardiogram (ECG) rhythm classification and AF episode localization. With a hierarchical feature extraction structure and a dual-head classifier, the model fuses one-dimensional convolution and bidirectional long short-term memory network to extract multi-scale features, and completes end-to-end training with weighted joint loss and adaptive preprocessing. Experimental results on the CPSC2021 dataset show that the model achieves a rhythm discrimination accuracy over 0.99 and an optimal comprehensive score of 2.2844, outperforming mainstream baseline models. With good generalization and robustness, it is suitable for real-time single-lead AF monitoring on wearable devices.

    参考文献
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引用本文

唐振东,吴克晴,刘方锟. 多层次特征融合下心房颤动鉴别与发作定位研究[J]. 科学技术与工程, , ():

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  • 收稿日期:2026-04-21
  • 最后修改日期:2026-07-03
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