شماره ركورد
25968
شماره راهنما
BIOMED3 3
عنوان
توسعه يك مدل چند برچسبي تفسيرپذير مبتني بر يادگيري عميق بهمنظور تشخيص آريتميهاي قلبي با استفاده از سيگنال الكتروكارديوگرام
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مهندسي پزشكي
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1405.02.14
صفحه شمار
126 ص.
استاد راهنما
دكتر محمدرضا يزدچي
استاد مشاور
دكتر فهيمه نسيمي
كليدواژه فارسي
الكتروكارديوگرام (ECG)، , آريتمي قلبي , يادگيري عميق , شبكه عصبي كانولوشني , حافظه كوتاهمدت بلندمدت دوسويه , ترنسفورمر , تفسيرپذيري , فيبريلاسيون دهليزي
چكيده فارسي
تشخيص و طبقهبندي دقيق آريتميهاي قلبي بر اساس سيگنال الكتروكارديوگرام از اهميت باليني بالايي برخوردار است، زيرا امكان شناسايي زودهنگام اختلالات ريتم قلب و مداخله درماني بهموقع را فراهم ميكند. بااينحال، تحليل دستي اين سيگنالها فرايندي زمانبر بوده و نتايج آن ممكن است تحتتأثير قضاوت متخصصان قرار گيرد. ازاينرو، توسعه سامانههاي هوشمند مبتني بر هوش مصنوعي با دقت بالا و قابليت تفسيرپذيري، به يكي از نيازهاي اساسي حوزه سلامت تبديل شده است.
در اين رساله، يك معماري نوين يادگيري عميق مبتني بر تركيب شبكههاي عصبي كانولوشني ، حافظه كوتاهمدت طولاني دوسويه و لايههاي ترنسفورمر براي تشخيص خودكار آريتميهاي قلبي ارائه شده است. اين مدل بهصورت همزمان ويژگيهاي مورفولوژيكي، زماني و مكاني سيگنالهاي الكتروكارديوگرام را استخراج كرده و بر روي مجموعهداده مرجع PhysioNet/Computing in Cardiology Challenge 2020 شامل بيش از 43 هزار ثبت و 27 دسته آريتمي آموزش و ارزيابي شده است.
نتايج نشان داد مدل پيشنهادي به صحت 91/24 درصد، امتياز F1 ماكرو 83/01 درصد و مقدار AUC بيش از 0/98 براي آريتميهاي مهم دست يافته است. همچنين، بهمنظور افزايش شفافيت و قابليت اعتماد، خروجي مدل با استفاده از روش SHAP تحليل شد كه نقش ويژگيهاي مؤثر در تصميمگيري مدل را بهصورت قابلتفسير مشخص ميكند. يافتههاي اين پژوهش نشان ميدهد مدل پيشنهادي علاوه بر دقت مناسب، از ظرفيت بالايي براي بهكارگيري در سامانههاي هوشمند تشخيص و پشتيبان تصميمگيري باليني برخوردار است و ميتواند گامي مؤثر در توسعه سامانههاي تشخيص خودكار بيماريهاي قلبي مبتني بر يادگيري عميق تفسيرپذير باشد.
كليدواژه لاتين
Electrocardiogram (ECG), , Cardiac Arrhythmia Classification , Deep Learning, Convolutional Neural Network (CNN) , Bidirectional Long Short-Term Memory (Bi-LSTM , Transformer, , Explainable Artificial Intelligence (XAI
عنوان لاتين
Development of an Interpretable Multi-Label Deep Learning Model for Cardiac Arrhythmia Detection Using Electrocardiogram Signals
گروه آموزشي
مهندسي پزشكي
چكيده لاتين
Accurate detection and classification of cardiac arrhythmias from electrocardiogram (ECG) signals are of great clinical importance, as they enable the early identification of cardiac rhythm abnormalities and timely therapeutic intervention. However, manual interpretation of ECG signals is a time-consuming process and may be influenced by inter-observer variability among clinicians. Therefore, the development of intelligent artificial intelligence (AI)-based systems that provide both high diagnostic accuracy and model interpretability has become an essential requirement in modern healthcare.
In this dissertation, a novel deep learning architecture is proposed for the automatic classification of cardiac arrhythmias by integrating Convolutional Neural Networks (CNNs), Bidirectional Long Short-Term Memory (BiLSTM) networks, and Transformer layers. The proposed model simultaneously captures morphological, temporal, and spatial characteristics of ECG signals. The model was trained and evaluated using the PhysioNet/Computing in Cardiology Challenge 2020 benchmark dataset, which contains more than 43,000 ECG recordings representing 27 different cardiac arrhythmia classes.
Experimental results demonstrate that the proposed model achieved an overall accuracy of 91.24%, a macro F1-score of 83.01%, and an area under the receiver operating characteristic curve (AUC) exceeding 0.98 for major cardiac arrhythmias. Furthermore, to enhance transparency and clinical reliability, the proposed model was interpreted using the SHapley Additive exPlanations (SHAP) framework, which identifies the contribution of individual ECG features to the modelʹs predictions in an interpretable manner. The findings indicate that the proposed framework not only provides high diagnostic performance but also demonstrates strong potential for integration into intelligent clinical decision-support systems. Consequently, it represents a promising step toward the practical deployment of explainable deep learning models for automated cardiovascular disease diagnosis.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
161832
نويسنده