Красноярск Девятых
advertisement
Нейросетевое выделение электрокардиограммы плода Докладчик: Гергет О.М. Доклад подготовили: Гергет О.М. Девятых Д.В. Виды мониторинга Виды мониторинга Виды мониторинга Виды мониторинга • Ограничение длительности наблюдения • Высокие требования к квалификации Виды мониторинга Абдоминальная электрокардиограмма Неинвазивный подход • ЭКГ Плода Абдоминальная электрокардиограмма • Шум • ЭКГ Матери Математические методы Способы разделение Динамические нейронные сети Частоно-временной анализ Вариабельность сердечных ритмов Адаптивные фильтры Не требует наличия опорного сигнала Кратномасштабный анализ Слепое разделение источников Нейронные сети < Разделяет наложенные друг на друга пики Достаточно 1го канала наблюдения Выделяет непосредственно сигнал плода Динамические сети • Весовые коэффициенты • Обратные связи • Линии задержек NARX Входной сигнал x(t) x(t-1) x(t-p) y(t-1) y(t-q) Многослойный перцептрон Выходной сигнал Развертывание • Рекуррентный нейрон w* y(n) x(n) w • Сеть прямого распространения x(𝑛0 ) w* y(𝑛0 ) x(𝑛1 ) w x(𝑛) w w w* y(𝑛1 ) w* … y(𝑛 − 1) y(𝑛) Локальные градиенты x(𝑛 − 1) … x(𝑛) w w w* y(𝑡𝑛−1 ) 𝜕𝐸общ 𝛿 𝑛 =− 𝜕𝑣(𝑛) 𝑣 – активационный потенциал нейрона 𝑒 – значение ошибки y(𝑡𝑛 ) Локальные градиенты x(𝑛 − 1) … x(𝑛) w w w* y(𝑡𝑛−1 ) 𝜕𝐸общ 𝛿 𝑛 =− 𝜕𝑣(𝑛) 𝑣 – активационный потенциал нейрона 𝑒 – значение ошибки y(𝑡𝑛 ) 𝛿 𝑛 = 𝜑′(𝑣 𝑛 𝑒(𝑛)) Локальные градиенты x(𝑛 − 1) … x(𝑛) w w w* y(𝑡𝑛−1 ) 𝜕𝐸общ 𝛿 𝑛 =− 𝜕𝑣(𝑛) 𝑣 – активационный потенциал нейрона 𝑒 – значение ошибки y(𝑡𝑛 ) 𝛿 𝑛 = 𝜑′(𝑣 𝑛 𝑒(𝑛)) 𝛿 𝑛 − 1 = 𝜑′(𝑣 𝑛 − 1 )(𝑒 𝑛 − 1 + 𝑤 ∗ 𝛿 𝑛 ) Коррекция ошибок x(𝑛 − 1) … x(𝑛) w w w* y(𝑡𝑛−1 ) y(𝑡𝑛 ) 𝜕𝐸общ = 𝛿 𝑛 𝑥(𝑛) 𝜕𝑤(𝑛) 𝜕𝐸общ = 𝛿 𝑛 𝑦(𝑛 − 1) ∗ 𝜕𝑤 (𝑛) Resilient propagation • Правило коррекции весов Обучающая выборка • Двухканальные записи, длительность 10 секунд, частота дискретизации: 1 кГц • Первый канал: запись материнской абдоминальной электрокардиограммы • Второй канал: электрокардиограмма плода, полученная инвазивно • Количество записей: 120 Пример входного сигнала, желаемого отклика Влияние параметров сети а) Абдоминальный, б) ЭКГ Плода, в)-е) выхода сетей с 1,5,10,15 скрытыми нейронами Задержек и обратных связей: (1,1) Достоверность результатов • Для инвазивного сигнала плода и выходного сигнала сети с 10ю нейронами в скрытом слое были построены RRинтервалограммы • С помощью t-критерия Стьюдента проверялась нулевая гипотеза о равенстве средних, с уровнем значимости – 0.99, гипотеза не была опровергнута • Значение коэффициента корреляции для дискретных моментов времени появления R-пиков: 0.886 • Чувствительноть, специфичность: 98 из 107 фетальных пиков, 1 материнский из 59 был ошибочно принят за фетальный
