Deep neural networks generalization and fine-tuning for 12-lead ECG classification

计算机科学 人工智能 人工神经网络 预处理器 机器学习 深度学习 一般化 元数据 质量(理念) 数据预处理 深层神经网络 数据挖掘 数学分析 数学 哲学 认识论 操作系统
作者
A. Avetisyan,Shahane Tigranyan,Ariana Asatryan,Olga Mashkova,Sergey Skorik,Vladislav Ananev,Yury Markin
出处
期刊:Biomedical Signal Processing and Control [Elsevier BV]
卷期号:93: 106160-106160 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.bspc.2024.106160
摘要

Numerous studies focus on diagnosing heart diseases using deep learning methods applied to 12-lead electrocardiographic (ECG) records. However, these studies often face limitations due to reliance on specific datasets, which vary in size and parameters such as patient metadata, the number of doctors annotating ECGs, types of devices used for ECG recording, data preprocessing techniques, etc. It is well-known that high-quality deep neural networks trained on one ECG dataset may not necessarily perform well on other datasets or in different clinical settings. In this paper, we propose a methodology designed to enhance the quality of heart disease prediction regardless of the dataset. We achieve this by first training neural networks on a variety of labeled datasets, then fine-tuning for specific datasets, significantly improving prediction accuracy. We demonstrate its applicability by training various neural networks on a large private dataset TIS, which contains a wide range of ECG records from multiple hospitals, and on a relatively smaller public dataset, PTB-XL. Our results show that networks trained on a large dataset improves classification performance. Furthermore, these networks fine-tuned on PTB-XL outperform those trained exclusively on smaller datasets. Additionally, we made the weights of our pre-trained models publicly available, enabling researchers and clinicians to adapt these models to their specific datasets.

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