Deep learning play a vital role in classifying different arrhythmias using the electrocardiography (ECG) data. Nevertheless, training deep learning models normally requires a large amount of data and it can lead to privacy concerns. Unfortunately, a large amount of healthcare data cannot be easily collected from a single silo. Additionally, deep learning models are like black-box, with no explainability of the predicted results, which is often required in clinical healthcare. This limits the application of deep learning in real-world health systems. In this paper, we design a new explainable artificial intelligence (XAI) based deep learning framework in a federated setting for ECG-based healthcare applications. The federated setting is used to solve issues such as data availability and privacy concerns. Furthermore, the proposed framework setting effectively classifies arrhythmia's using an autoencoder and a classifier, both based on a convolutional neural network (CNN). Additionally, we propose an XAI-based module on top of the proposed classifier to explain the classification results, which help clinical practitioners make quick and reliable decisions. The proposed framework was trained and tested using the MIT-BIH Arrhythmia database. The classifier achieved accuracy up to 94% and 98% for arrhythmia detection using noisy and clean data, respectively, with five-fold cross-validation.


翻译:深层学习模式在利用电心学数据对不同的心律不全进行分类方面发挥着关键作用。然而,培训深层学习模式通常需要大量的数据,并可能导致隐私问题。不幸的是,大量卫生保健数据无法轻易地从单一筒仓中收集。此外,深层学习模式类似于黑箱,无法解释临床保健经常需要的预测结果。这限制了在现实世界保健系统应用深层学习。在本文件中,我们设计了一个新的可解释的人工智能(XAI)基础深层学习框架,其基础是ECG保健应用程序的联盟式环境中的深层学习框架。联邦式的设置用于解决数据可用性和隐私问题。此外,拟议的框架设置有效地用自动电算器和电解析器来分类心律。此外,我们提议在拟议的分类系统顶端上建立一个基于XAI的模块,以解释分类结果,帮助临床从业人员作出快速和可靠的决定。拟议的框架用于解决诸如数据可用性和隐私问题等问题。此外,拟议的框架使用自动电算器和电解解解器将心律分解器有效地分解出98号。我们建议,已经用98年的精确度数据库,并测试了标准化数据。

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