شماره ركورد
33925
پديد آورنده
بهاره قديريان پورهدش
عنوان
پيش بيني پايان خود به خود فيبريلاسيون دهليزي در سيگنال هاي ECG با استفاده از يادگيري عميق
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق- الكترونيك ديجيتال
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/30
استاد راهنما
شهريار برادران شكوهي
استاد مشاور
احسان دارستاني فراهاني
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
فيبريلاسيون دهليزي (Atrial Fibrillation) شايعترين آريتمي قلبي است و با پيامدهاي باليني جدي همچون افزايش خطر سكته مغزي، نارسايي قلبي و مرگومير همراه است. پيشبيني اينكه رخدادهاي لحظهاي فيبريلاسيون دهليزي بهصورت خودبهخود خاتمه مييابند يا ادامه پيدا ميكنند، يكي از چالشهاي اساسي در مديريت باليني بيماران محسوب ميشود. در اين پژوهش، چارچوبي انتها به انتها (End-to-End) مبتني بر يادگيري عميق ارائه شده است كه با تركيب ويژگيهاي زماني و فركانسي، هدف آن طبقهبندي رخدادهاي فيبريلاسيون دهليزي به دو گروه خاتمهيابنده (Terminating) و ادامهدار (Non-terminating) با دقت بالا و تأخير كم است.
در مرحلهي پيشپردازش، سيگنال خام تكليد ECG به قطعههاي زماني با طولهاي 2، 4 و 10 ثانيه تقسيم شد كه همپوشاني آنها بر اساس قله¬هاي R (R-Peaks) تنظيم گرديد. سپس اين قطعهها به مدل پيشنهادي شامل سه سازوكار اصلي شبكهي كانولوشني يكبعدي (1D-CNN)، مكانيزم توجه (Attention) و ترنسفورمر (Transformer) در دو شاخهي مجزاي زماني و فركانسي داده شد. اين معماري قادر است ويژگيهاي كليدي سيگنال ECG را در هر دو حوزه استخراج كرده و با تركيب آنها، الگوهاي پيچيده مرتبط با پايان فيبريلاسيون دهليزي را شناسايي نمايد.
براي آموزش و ارزيابي مدل، از پايگاههاي دادهي AFDB، AFTDB و SHDB و نيز تركيب آنها استفاده شد. جهت بررسي قابليت تعميم (Generalizability)، مدل با دادههاي AFDB آموزش و بر روي AFTDB آزموده شد كه به نتايج مطلوبي دست يافت. تحليل عملكرد مدل در قطعههاي زماني 2، 4 و 10 ثانيهاي انجام شد. نتايج نشان داد كه در بهترين حالت، مربوط به دادههاي دوثانيهاي، مدل در سطح قطعهمحور به دقت و F1-Score بين 0.975 تا 0.980 و در سطح بيمارمحور به دقت حدود 0.983 تا 0.984 دست يافت، در حالي كه مقدار فراخواني (Recall) در هر دو سطح نزديك به 1.0 بود. همچنين، بررسي تأخير پردازش نشان داد كه قطعههاي دوثانيهاي عملكرد بهينهاي در كاربردهاي با نياز به تاخير پايين (Low Latency) دارند.
نتايج اين پژوهش نشان ميدهد كه معماري تركيبي پيشنهادي ميتواند گامي مؤثر در توسعهي سامانههاي هوشمند و كارآمد براي پيشبيني پايان خودبهخودي فيبريلاسيون دهليزي و ارتقاي كاربردهاي باليني آن باشد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/09
عنوان به انگليسي
Predicting spontaneous termination of atrial fibrillation in ECG Signals using deep learning
تاريخ بهره برداري
10/22/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
بهاره قديريان پورهدش
چكيده به لاتين
Atrial fibrillation (AF) is the most common cardiac arrhythmia and is associated with serious clinical outcomes such as an increased risk of stroke, heart failure, and mortality. Predicting whether spontaneous AF episodes will terminate or persist remains one of the major challenges in clinical management. In this study, an end-to-end deep learning framework is proposed that integrates time and frequency domain features to classify AF episodes into terminating and non-terminating types with high accuracy and low latency.
In the preprocessing stage, the single-lead ECG signals were divided into segments of 2, 4, and 10 seconds, where the overlap between segments was determined based on R-peaks. These segments were then fed into the proposed model, which combines three key components: one-dimensional convolutional neural networks (1D-CNN), an attention mechanism, and a transformer module in two separate time and frequency branches. This architecture can effectively extract essential ECG features in both domains and combine them to capture complex patterns related to AF termination.
The model was trained and evaluated using the AFDB, AFTDB, and SHDB databases, as well as their combined data. To examine its generalization ability, the model was trained on AFDB and tested on AFTDB, achieving promising results. Performance analysis was conducted using 2-, 4-, and 10-second segments. The best outcomes were obtained with 2-second data, where the model achieved segment-level accuracy and F1-scores between 0.975 and 0.980, and patient-level accuracy around 0.983–0.984, while recall remained close to 1.0 in both levels. In addition, latency analysis confirmed that the 2-second segments provided the best performance for low-latency applications.
The results indicate that the proposed hybrid architecture can be an effective step toward developing intelligent and efficient systems for predicting the spontaneous termination of AF and enhancing its clinical applicability.
كليدواژه هاي فارسي
فيبريلاسيون دهليزي , الكتروكارديوگرام , يادگيري عميق , ويژگيهاي زماني و فركانسي , شبكهي عصبي كانولوشني , مكانيزم توجه , ترنسفورمر
كليدواژه هاي لاتين
Atrial Fibrillation , Electrocardiogram , Deep Learning , Time and Frequency Features , Convolutional Neural Network , Attention Mechanism , Transformer
Author
Bahareh Ghadirian PourHedesh
SuperVisor
Shahriar Baradaran Shokouhi