A generative adversarial network (GAN) based fully automatic electrocardiogram (ECG) arrhythmia classification system with high performance is presented in this paper. The generator (G) in our GAN is designed to generate various coupling matrix inputs conditioned on different arrhythmia classes for data augmentation. Our designed discriminator (D) is trained on both real and generated ECG coupling matrix inputs, and is extracted as an arrhythmia classifier upon completion of training for our GAN. After fine-tuning the D by including patient-specific normal beats estimated using an unsupervised algorithm, and generated abnormal beats by G that are usually rare to obtain, our fully automatic system showed superior overall classification performance for both supraventricular ectopic beats (SVEB or S beats) and ventricular ectopic beats (VEB or V beats) on the MIT-BIH arrhythmia database. It surpassed several state-of-art automatic classifiers and can perform on similar levels as some expert-assisted methods. In particular, the F1 score of SVEB has been improved by up to 13% over the top-performing automatic systems. Moreover, high sensitivity for both SVEB (87%) and VEB (93%) detection has been achieved, which is of great value for practical diagnosis. We, therefore, suggest our ACE-GAN (Generative Adversarial Network with Auxiliary Classifier for Electrocardiogram) based automatic system can be a promising and reliable tool for high throughput clinical screening practice, without any need of manual intervene or expert assisted labeling.


翻译:基于全自动心电图(ECG)的全自动心电图(ECG)心律不全分类系统的基因对抗网络(GAN)在本文件中展示了高性能的正常节拍系统。我们的GAN的发电机(G)的设计目的是产生各种组合矩阵输入,以不同的心律不齐类为条件进行数据增强。我们设计的导师(D)在实际和生成ECG的组合矩阵输入方面都受过培训,并在我们的GAN的训练完成后被提取为心律不齐全的分类。经过微调D的调整,包括使用未经监督的算法估计的病人特殊正常节拍,并产生通常很少得到的G的异常节拍,我们的全自动系统显示,超视距心律电子节(SVEB或Sbeb)和心血管电子节节拍(VB或VB的手动节拍)的高级分类都具有较高的分类性能。它超越了几个州级的自动自动自动分类,并且可以在一些专家辅助的方法下进行类似的级别。特别是,SVEB的F1分级的自动自动解算法(SVB的SVEB的高级等级)已经通过不达13的SVB的高级等级, 的SVEB的SVLLAVLLLS-S-LS-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-V-S-S-S-S-S-S-V-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S

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