Аналіз особливостей використання згорткових нейронних мереж для класифікації кардіосигналів
Вантажиться...
Файли
Дата
Науковий керівник
Редактор
Інші учасники
Відповідальний
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Альтернативна назва
Analysis of the features of using congressional neural networks for the classification of cardiac signals
Анотація
This work presents a detailed review of the prospects of using one-dimensional convolutional neural networks (1D CNN) for the automated classification of cardiac signals. The key parameters of ECG signal are analyzed. The mechanics and architecture of 1D CNNs are investigated, highlighting the End-to-End learning process that allows the network to autonomously extract complex biomarkers without prior manual annotation. A comparative analysis of traditional expert systems and deep learning methods is conducted, justifying the superiority of 1D CNNs in noisy data environments and mobile monitoring. Classical algorithms are designed for 12-channel stationary cardiographs within hospitals, while CNNs allow you to obtain basic information working in single-channel mode ( a smart watch or fitness tracker) during human movement. Due to optimization and small size, these models can be deployed directly on the microprocessors of devices, providing continuous heart monitoring 24/7 without the need for an Internet connection.
У цій статті представлено огляд перспектив використання одновимірних згорткових нейронних мереж (1D CNN) для автоматизованої класифікації кардіосигналів. Проаналізовано ключові параметри ЕКГ-сигналу, необхідні для детекції патологій. Досліджено механіку роботи та архітектуру 1D CNN, висвітлено процес наскрізного навчання, який дозволяє мережі самостійно формувати приховані біомаркери без попереднього ручного маркування зубців P, Q, R, S, T. Зроблено порівняльний аналіз традиційних експертних систем та методів глибокого навчання, де обґрунтовано перевагу 1D CNN в умовах зашумлених даних та мобільного моніторингу. Класичні алгоритми створені для 12-канальних стаціонарних кардіографів у межах стаціонарів, натомість CNN дозволяють отримувати базову інформацію працюючи в одноканальному режимі(зі смарт-годинника чи фітнес-трекера) під час руху людини. Завдяки оптимізації та малим розміром, ці моделі можна розгортати безпосередньо на мікропроцесорах пристроїв, забезпечуючи постійний моніторинг серця 24/7 без необхідності підключення до інтернету.
У цій статті представлено огляд перспектив використання одновимірних згорткових нейронних мереж (1D CNN) для автоматизованої класифікації кардіосигналів. Проаналізовано ключові параметри ЕКГ-сигналу, необхідні для детекції патологій. Досліджено механіку роботи та архітектуру 1D CNN, висвітлено процес наскрізного навчання, який дозволяє мережі самостійно формувати приховані біомаркери без попереднього ручного маркування зубців P, Q, R, S, T. Зроблено порівняльний аналіз традиційних експертних систем та методів глибокого навчання, де обґрунтовано перевагу 1D CNN в умовах зашумлених даних та мобільного моніторингу. Класичні алгоритми створені для 12-канальних стаціонарних кардіографів у межах стаціонарів, натомість CNN дозволяють отримувати базову інформацію працюючи в одноканальному режимі(зі смарт-годинника чи фітнес-трекера) під час руху людини. Завдяки оптимізації та малим розміром, ці моделі можна розгортати безпосередньо на мікропроцесорах пристроїв, забезпечуючи постійний моніторинг серця 24/7 без необхідності підключення до інтернету.
Опис
Ключові слова
електрокардіографія (ЕКГ) , згорткові нейронні мережі , 1D CNN , ішемічна хвороба серця , глибоке навчання , обробка медичних сигналів , портативна діагностика , electrocardiography (ECG) , convolutional neural networks , ischemic heart disease , deep learning , medical signal processing , wearable diagnostics
Тип документа
Мова
ISSN
Посилання на публікацію
Серія, номер
ISBN
ББК
Інші ідентифікатори
Пов’язані матеріали
Спонсорська підтримка
Правовласник
Бібліографічний опис
Мисловський І. В., Ярославський Я. І. Аналіз особливостей використання згорткових нейронних мереж для класифікації кардіосигналів // Оптико-електроннi iнформацiйно-енергетичнi технологiї. 2026. № 1. С. 220-226. URI: https://oeipt.vntu.edu.ua/index.php/oeipt/article/view/845.
Схвалення
Рецензія
Доповнено
Цитується в
Список використаної літератури (18)
- Cardiovascular diseases (CVDs) [Електронний ресурс] / World Health Organization. —Режим доступу: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ cardiovascular-diseases-cvds (дата звернення: 10.05.2026).
- Cardiovascular diseases (CVDs) [Електронний ресурс] / World Health Organization. —Режим доступу: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ cardiovascular-diseases-cvds (дата звернення: 10.05.2026).
- Resolution of the round table on the topic: “Be on guard of your heart – activation of measures to overcome behavioral risk factors for cardiovascular diseases”, Kyiv, September 29, 2023 [Electronic resource]. URL: https://komzdrav.rada.gov.ua/uploads/documents/33265.pdf (address 10.05.2026).
- Diagnostic Accuracy of Apple Watch Electrocardiogram for Atrial Fibrillation A Systematic Review and Meta-Analysis / S. Shahid, M. Iqbal, H. Saeed // JACC: Advances. 2025. Vol. 4.
- An AI tool detected structural heart disease in adults using a smartwatch [Електронний ресурс] / American Heart Association. — 2025. — Режим доступу: https://newsroom.heart.org/news/an-ai-tool-detected-structural-heart-disease-in-adults-using-a-smartwatch (дата звернення: 10.05.2026)5.Hampton J. R. The ECG Made Easy. – 9 ed. – Edinburgh : Elsevier, 2019.
- Pan J., Tompkins W. J. A real-time QRS detection algorithm // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. – 1985. – Vol. 32, No 3.– DOI:10.1109/TBME.1985.325532.
- Addison P. S. Wavelet transforms and the ECG// Physiological Measurement. – 2005. – Vol. 26, No 5. –P. R155–R199. – DOI: 10.1088/0967-3334/26/5/R01.
- Macfarlane P. W., Latif A., Bogaert Y. The University of Glasgow (Uni-G) ECG analysis program // Computers in Cardiology. – 2005. – Vol. 32. – P. 451–454. – DOI: 10.1109/CIC.2005.1588134.
- Goodfellow I. Convolutional Networks / I. Goodfellow, Y. Bengio, A. Courville // Deep Learning. –Cambridge : MIT Press, 2016. – Ch. 9.
- 1D convolutional neural networks and applications: A survey / S. Kiranyaz, O. Avci, O. Abdeljaber// Mechanical Systems and Signal Processing. – 2021. – Vol. 151. – P. 107398. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2020.107398.