Objective: Electrocardiogram (ECG) signals commonly suffer noise interference, such as baseline wander. High-quality and high-fidelity reconstruction of the ECG signals is of great significance to diagnosing cardiovascular diseases. Therefore, this paper proposes a novel ECG baseline wander and noise removal technology. Methods: We extended the diffusion model in a conditional manner that was specific to the ECG signals, namely the Deep Score-Based Diffusion model for Electrocardiogram baseline wander and noise removal (DeScoD-ECG). Moreover, we deployed a multi-shots averaging strategy that improved signal reconstructions. We conducted the experiments on the QT Database and the MIT-BIH Noise Stress Test Database to verify the feasibility of the proposed method. Baseline methods are adopted for comparison, including traditional digital filter-based and deep learning-based methods. Results: The quantities evaluation results show that the proposed method obtained outstanding performance on four distance-based similarity metrics (the sum of squared distance, maximum absolute square, percentage of root distance, and cosine similarity) with 3.771 $\pm$ 5.713 au, 0.329 $\pm$ 0.258 au, 40.527 $\pm$ 26.258 \%, and 0.926 $\pm$ 0.087. This led to at least 20\% overall improvement compared with the best baseline method. Conclusion: This paper demonstrates the state-of-the-art performance of the DeScoD-ECG for ECG noise removal, which has better approximations of the true data distribution and higher stability under extreme noise corruptions. Significance: This study is one of the first to extend the conditional diffusion-based generative model for ECG noise removal, and the DeScoD-ECG has the potential to be widely used in biomedical applications.


翻译:目标 : 心电图信号通常会受到噪音干扰,例如基线漫游; 高品质和高忠诚度的ECG信号重建对诊断心血管疾病非常重要。 因此,本文件提出一个新的ECG基线漫游和噪音清除技术。 方法 : 我们以与ECG信号(即深计分的电心心电图基线漫游和噪音清除深分数传播模型(DescoD-ECG))特有的有条件方式扩展扩散模型。 此外, 我们采用了一个多发平均战略,改进信号重建。 我们在QT数据库和MIT-BIH噪音压力测试数据库上进行了实验,以核实拟议方法的可行性。 我们采用了基准方法进行比较,包括传统的基于数字过滤和深层次学习的方法。 结果: 数量评估结果表明, 拟议的方法在四个基于距离的类似度度度度度测量(平方距离、最高绝对平方度平方、根距离和直线系和直线系相似度)上取得了杰出的性能表现。 以0.771美元为0.35美元, 以目前为0.3美元, 0.27美元为最低基底基数据为最接近0.255美元。 。 。

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