شماره ركورد
34172
پديد آورنده
اميرمحمدفراهاني
عنوان
دستهبندي سيگنالهاي ECG با استفاده از مدل هوشمصنوعي تطبيقي مبتني بر سرور براي دستگاههاي قابل حمل
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق گرايش سيستم هاي الكترونيك ديجيتال
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/29
استاد راهنما
علي صدر
استاد مشاور
0
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
بيماريهاي قلبي عروقي از مهمترين عوامل مرگومير جهاني هستند و تشخيص زودهنگام آنها نقش حياتي در پيشگيري بيماريهاي قلبي دارد. با گسترش دستگاههاي پوشيدني و قابلحمل ثبت نوار قلب، تحليل خودكار اين سيگنالها با بهرهگيري از يادگيري عميق به يكي از حوزههاي پركاربرد تبديل شده است. علاوهبر محدوديت دادههاي شخصي و ضرورت حفظ حريم خصوصي، مدلهاي بكاررفته بر روي دستگاههاي پوشيدني و قابل حمل به دليل محدوديت توان محاسباتي، نويزهاي محيطي و كمبود دادههاي شخصي، معمولاً از دقت پايينتري نسبت به مدلهايي كه با دادههاي كلينكي آموزش ديدهاند برخوردارند. ازاينرو، بهرهگيري از يك سرور مركزي براي بهاشتراكگذاري دانش ميان مدلهاي محلي ميتواند به بهبود عملكرد اين سامانهها كمك كند. در اين پژوهش، يك چارچوب يادگيري فدرال مبتني بر تقطير دانش براي تشخيص بيماريهاي قلبي ارائه ميشود. مدل پايهي پيشنهادي، بر روي مجموعهدادهي PTB-XL براي طبقهبندي پنج كلاس آموزش يافته است. سپس، خروجي پنج مدل پايه توسط يك فرايادگيرندهي مبتني بر XGBoost در سطح سرور تركيب شد تا دانش مدلها بهصورت بهينه تلفيق شود. در فرآيند يادگيري فدرال، هر كلاينت با استفاده از دادههاي محلي و خروجي مدل سراسري آموزش ديده و سرور از طريق تقطير دوسطحي بين مدل معلم و كلاينتها بهروزرساني ميشود. نتايج تجربي نشان داد مدل پايه به نمره F1 77.5 درصد و معيار AUC 93.5 درصد دست يافته است، در حاليكه چارچوب يادگيري فدرال پيشنهادي به AUC 87.35 درصد براي كلاينت 1 و 86.12 براي كلاينت 2 دست يافت. اين نتايج اثربخشي و پايداري روش ارائهشده را نشان ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/22
عنوان به انگليسي
ECG signal classification using a server-based adaptive artificial intelligence model for portable devices
تاريخ بهره برداري
12/13/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اميرمحمد داودابادي فراهاني
چكيده به لاتين
Cardiovascular diseases are among the leading causes of death worldwide, and early diagnosis plays a crucial role in preventing heart-related conditions. With the growing use of wearable and portable ECG recording devices, automatic analysis of these signals using deep learning has become a highly active research area. However, due to limited personal data and the need to protect user privacy, as well as the restricted computational power, environmental noise, and small amount of personalized data on wearable devices, these models usually perform worse than those trained on large clinical datasets. To address this issue, using a central server to share knowledge among local models can help improve overall system performance. In this study, we propose a federated learning framework based on knowledge distillation for heart disease detection. The proposed base model is trained on the PTB-XL dataset to classify five different classes. Then, the outputs of five base models are combined on the server side using an XGBoost-based meta-learner to optimally integrate the knowledge from all models. During the federated learning process, each client is trained using its local data along with the output of the global model, while the server is updated through a two-level distillation process between the teacher model and the clients. Experimental results show that the base model achieved an F1 score of 77.5% and an AUC of 93.5%, while the proposed federated learning framework reached AUC scores of 87.35% for Client 1 and 86.12% for Client 2. These findings demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed method.
كليدواژه هاي فارسي
بيماريهاي قلبي عروقي , تشخيص خودكار ECG , يادگيري عميق
كليدواژه هاي لاتين
Cardiovascular diseases , Automatic ECG diagnosis , Deep learning
Author
AmirMohammad Farahani
SuperVisor
Ali Sadr