The recent developments in wearable devices and the Internet of Medical Things (IoMT) allow real-time monitoring and recording of electrocardiogram (ECG) signals. However, continuous monitoring of ECG signals is challenging in low-power wearable devices due to energy and memory constraints. Therefore, in this paper, we present a novel and energy-efficient methodology for continuously monitoring the heart for low-power wearable devices. The proposed methodology is composed of three different layers: 1) a Noise/Artifact detection layer to grade the quality of the ECG signals; 2) a Normal/Abnormal beat classification layer to detect the anomalies in the ECG signals, and 3) an Abnormal beat classification layer to detect diseases from ECG signals. Moreover, a distributed multi-output Convolutional Neural Network (CNN) architecture is used to decrease the energy consumption and latency between the edge-fog/cloud. Our methodology reaches an accuracy of 99.2% on the well-known MIT-BIH Arrhythmia dataset. Evaluation on real hardware shows that our methodology is suitable for devices having a minimum RAM of 32KB. Moreover, the proposed methodology achieves $7\times$ more energy efficiency compared to state-of-the-art works.


翻译:最近在穿戴装置和医疗用物品互联网(IOMT)方面的最新发展使得能够实时监测和记录心电图信号;然而,由于能源和内存的限制,对ECG信号的不断监测对低功耗损装置具有挑战性;因此,在本文件中,我们提出了一种新型和节能方法,用于持续监测低功耗损装置的心脏;拟议方法由三个不同层面组成:1) 噪音/自然现象检测层,以达到ECG信号质量的等级;2) 正常/异常节拍分类层,以探测ECG信号中的异常现象;3) 超自然节拍分类层,以探测ECG信号中的疾病;此外,使用分布式多输出神经网络(CNN)结构来减少电源节能消耗和边缘/玻璃之间的静态;我们的方法在著名的MIT-BIH Arrhythmia数据集中达到99.2%的精确度;对实际硬件的评价表明,我们的方法适合于将能量效率最低值为32KB的装置与7-B的装置相比较。此外,拟议的方法还实现了7-11的状态。

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