Straight to the Heart : Classification of Multi-Channel ECG-signals using MiniROCKET

Autor: Christiansson, Stefan
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2023
Předmět:
Druh dokumentu: Text
Popis: Machine Learning (ML) has revolutionized various domains, with biomedicine standing out as a major beneficiary. In the realm of biomedicine, Convolutional Neural Networks (CNNs) have notably played a pivotal role since their inception, particularly in applications such as time-series classification. Deep Convolutional Neural Networks (DCNNs) have shown promise in classifying electrocardiogram (ECG) signals. However, their deep architecture leads not only to risk for over-fitting when insufficient data is at hand, but also to large computational costs. This study leverages the efficient architecture of Mini-ROCKET, a variant of CNN, to explore improvements in ECG signal classification at Getinge. The primary objective is to enhance the efficiency of the Electrical Activity of the Diaphragm (Edi) catheter position classification compared to the existing Residual Network (ResNet) approach. In the Intensive Care Unit (ICU), patients are often connected to mechanical ventilators operating based on Edi catheter-detected signals. However, weak or absent EMG signals can occur, necessitating ECG interpretation, which lacks the precision required for optimal Edi catheter placement. Clinicians have long recognized the challenges of manual Edi catheter positioning. Currently, positioning relies on manual interpretation of electromyography (EMG) and ECG signals from a 9-lead electrode array. Given the risk for electrode displacement due to patient movements, continuous monitoring by skilled clinicians is essential. This thesis demonstrates the potential of Mini-ROCKET in addressing these challenges. By training the model on Getinge’s proprietary ECG patient dataset, the study aims to measure improvements in computational cost, accuracy, and user value as compared to previous work with Edicathere positioning at Getinge. The findings of this research hold significant implications for the future of ECG signal classification and the broader application of Mini-ROCKET in medical signal processing.
Maskininlärning har revolutionerat många områden, varav biomedicin som visat enorm utveckling. Inom biomedicin har konvolutionella neurala nätverk (CNNs) gjort stor positiv påverkan, särskilt inom tillämpningar som tidsserieklassificering. Djupa konvolutionella neurala nätverk (DCNNs) har visat lovande resultat inom elektrokardiogram (EKG) klassificering. Deras djupa arkitektur leder dock inte bara till risk för överanpassning med bägränsad data till handa, utan även till betydliga beräkningskostnader. Denna studie utnyttjar den effektiva arkitekturen av Mini-ROCKET, en variant av CNN, för att utforska förbättringar i EKG-signal klassificering på Getinge. Huvudmålet är att förbättra effektiviteten av Edi kateterpositionsklassificering jämfört med den befintliga Residual Network (ResNet) metoden. På intensivvårdsavdelningen (IVA) kopplas patienter ofta till mekaniska ventilatorer som fungerar baserat på Edi-kateter-detekterade signaler. Dock kan svaga eller frånvarande EMG-signaler förekomma, vilket kräver EKG-tolkning, som saknar den precision som krävs för optimal Edikateterplacering. Det är väl känt att det finns svårigheter för kliniker att positionera en matningssond utrustad med elektroder för att mäta Edi. För närvarande bygger positionering på manuell tolkning av elektromyografi (EMG) och EKG-signaler från en uppsättning av 9 elektroder. Med tanke på risken för elektrodförskjutning på grund av patientrörelser är kontinuerlig övervakning av erfarna användare nödvändigt. Denna avhandling visar potentialen av Mini-ROCKET för att ta itu med dessa utmaningar. Genom att träna modellen på Getinges proprietära EKGpatientdataset syftar studien till att mäta förbättringar i beräkningskostnad, noggrannhet och användarnytta jämfört med tidigare arbete inom Edi-kateter positionering på Getinge. Forskningens resultat har betydande implikationer för EKG-signal klassificeringens framtid och den bredare tillämpningen av Mini-ROCKET inom medicinsk signalbehandling.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: