DE102018117484A1 - A method and apparatus for detecting atrial fibrillation based on a high sensitivity photomicrograph using a portable device - Google Patents

A method and apparatus for detecting atrial fibrillation based on a high sensitivity photomicrograph using a portable device Download PDF

Info

Publication number
DE102018117484A1
DE102018117484A1 DE102018117484.5A DE102018117484A DE102018117484A1 DE 102018117484 A1 DE102018117484 A1 DE 102018117484A1 DE 102018117484 A DE102018117484 A DE 102018117484A DE 102018117484 A1 DE102018117484 A1 DE 102018117484A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
data samples
motion
user
portable device
processed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102018117484.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Alireza Aliamiri
Yichen Shen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/885,581 external-priority patent/US11147463B2/en
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of DE102018117484A1 publication Critical patent/DE102018117484A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7275Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7264Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems
    • A61B5/7267Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems involving training the classification device
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7282Event detection, e.g. detecting unique waveforms indicative of a medical condition
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/20ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/70ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for mining of medical data, e.g. analysing previous cases of other patients
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2503/00Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
    • A61B2503/08Elderly
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2505/00Evaluating, monitoring or diagnosing in the context of a particular type of medical care
    • A61B2505/07Home care
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0219Inertial sensors, e.g. accelerometers, gyroscopes, tilt switches
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/0816Measuring devices for examining respiratory frequency
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1113Local tracking of patients, e.g. in a hospital or private home
    • A61B5/1114Tracking parts of the body
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/346Analysis of electrocardiograms
    • A61B5/349Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
    • A61B5/361Detecting fibrillation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802Sensor mounted on worn items
    • A61B5/681Wristwatch-type devices

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung enthält ein Sensormodul, ein Datenverarbeitungsmodul, ein Qualitätsbewertungsmodul und ein Ereignisvorhersagemodul. Das Sensormodul stellt Biosignaldatenproben und Bewegungsdatenproben bereit. Das Datenverarbeitungsmodul verarbeitet die Biosignaldatenproben um eine Grundlinie zu entfernen und verarbeitet die Bewegungsdatenproben um eine Bewegungssignifikanzmessung durchzuführen. Das Qualitätsbewertungsmodul erzeugt einen Signalqualitätsindikator basierend auf den verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmenten und der entsprechenden Bewegungssignifikanzmessung unter Verwendung eines ersten Tiefenlernmodells. Das Ereignisvorhersagemodul erzeugt ein Ereignisvorhersagergebnis basierend auf den verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmenten, die mit einem gewünschten Signalqualitätsindikator assoziiert sind unter Verwendung eines zweiten Tiefenlernmodells.

Figure DE102018117484A1_0000
An apparatus includes a sensor module, a data processing module, a quality assessment module, and an event prediction module. The sensor module provides biosignal data samples and motion data samples. The data processing module processes the biosignal data samples to remove a baseline and processes the motion data samples to perform a motion significance measurement. The quality assessment module generates a signal quality indicator based on the processed biosignal data sample segments and the corresponding motion significance measurement using a first depth learning model. The event prediction module generates an event prediction result based on the processed biosignal data sample segments associated with a desired signal quality indicator using a second depth learning model.
Figure DE102018117484A1_0000

Description

Bezugnahme auf verbundene AnmeldungenReference to related applications

Diese Patentanmeldung beansprucht Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/581,569 mit dem Titel „Verfahren und Vorrichtung zur Detektierung von Herzflimmern basierend auf einem hochgenauen Photoplethysmogramm unter Verwendung einer tragbaren Vorrichtung“ die am 03. November 2017 angemeldet wurde und die unter Bezugnahme für alle Zwecke hier umfasst ist.This patent application claims priority of provisional U.S. Patent Application No. 62 / 581,569 entitled "Method and apparatus for detecting atrial fibrillation based on a highly accurate photoplethysmogram using a portable device" filed on Nov. 3, 2017, which is incorporated herein by reference for all purposes.

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine medizinische Überwachungsvorrichtung und ein Verfahren dafür und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zur Erfassung von Herzflimmern unter Verwendung einer tragbaren Vorrichtung.The present disclosure relates to a medical monitoring device and method, and more particularly, to a system and method for detecting atrial fibrillation using a portable device.

Technischer HintergrundTechnical background

Herzflimmern (Artrial Fibrillation - AFib) ist eines der meistvorkommenden Herz-Arrhythmien mit einer Verbreitung von etwa 2 % in der Allgemeinbevölkerung der entwickelten Welt. Das Vorhandensein von AFib könne potenziell zu gravierenden Gesundheitsrisiken führen. Traditionell wird AFib durch ein Elektrokardiogramm (ECG) detektiert. Obwohl der ECG basierte Ansatz eine hohe Genauigkeit bei der Detektion von AFib erreicht, erfordert das Erfassen eines ECG-Signals ausgeklügelte Vorrichtungen mit einer Vielzahl installierter Elektroden und der Prozess erfordert aktive menschliche Mitwirkung. Neuerdings ist die Photoplethysmographie (PPG) eine vielversprechende Alternative zu dem ECG in der AFib-Erfassung geworden. Der Vorteil der PPG-basierten Lösung ist, dass PPG-Signale leicht erfasst und beobachtet werden können durch Verbraucher-niveau-tragbare Vorrichtungen, die keine aktive Mitwirkung durch die Teilnehmer erfordern. Dieser Vorteil zusammen mit den erschwinglichen tragbaren Vorrichtungen und Smartphones kann die tägliche und benutzerfreundliche AFib-Erfassung und Beobachtung für die Allgemeinheit ermöglichen, was zu einem riesigen vorteilhaften Einfluss für die AFib-betroffene Bevölkerung führt.Atrial fibrillation (AFib) is one of the most prevalent cardiac arrhythmias with a prevalence of about 2% in the general population of the developed world. The presence of AFib could potentially lead to serious health risks. Traditionally, AFib is detected by an electrocardiogram (ECG). Although the ECG based approach achieves high accuracy in the detection of AFib, detecting an ECG signal requires sophisticated devices with a variety of installed electrodes and the process requires active human involvement. Recently, photoplethysmography (PPG) has become a promising alternative to ECG in AFib acquisition. The advantage of the PPG-based solution is that PPG signals can be easily detected and monitored by consumer-level portable devices that do not require active participation by the subscribers. This advantage, along with the affordable handheld devices and smartphones, can enable daily and user-friendly AFib capture and monitoring for the general public, resulting in a huge beneficial impact for the AFib-affected population.

Die Verarbeitung von durch tragbare Vorrichtungen erfassten PPG-Signalen ist anspruchsvoll aufgrund der verschiedenen Störtypen, die die Signalqualität beeinflussen. Die Signalqualität kann drastisch durch die Qualität der Sensoren und Bewegung des Nutzers beeinflusst werden. Das Fehlerrauschen von den Sensoren und den Nutzerbewegungen kann alle Signale, die zur Erfassung von AFib nützlich sind verdecken. Vorangegangene Studien an PPG-Signalen die von tragbaren Vorrichtungen erfasst wurden, versuchten dieses Problem unter Verwendung von einem handgemachten Signalqualitätsindex der durch PPG-Daten oder Beschleunigungsdaten bestimmt wurde zu lösen. In Realität jedoch sind diese manuell erzeugten Eigenschaften leicht anfällig für eine hohe Befangenheit und schwache Verallgemeinbarkeit. Das ungefilterte Signal niedriger Qualität verschlechtert die Leistungsfähigkeit der AFib-Erfassung in realer Verwendung.The processing of portable device-detected PPG signals is demanding because of the various types of interference affecting signal quality. The signal quality can be drastically influenced by the quality of the sensors and movement of the user. The error noise from the sensors and user movements may obscure all signals useful for detecting AFib. Previous studies on PPG signals detected by portable devices attempted to solve this problem using a hand-made signal quality index determined by PPG data or acceleration data. In reality, however, these manually generated properties are easily susceptible to high bias and poor generalizability. The unfiltered low-quality signal degrades the performance of AFib detection in real use.

ZusammenfassungSummary

Die vorliegende Beschreibung offenbart, wie im Wesentlichen unten beschrieben und/oder dargestellt, ein Verfahren zur Erfassung von Herzflimmern, zum Beispiel im Zusammenhang mit wenigstens einer der Figuren, wie es noch vollständiger in den Patentansprüchen beschrieben ist.The present specification discloses, as substantially described and / or illustrated below, a method of detecting atrial fibrillation, for example in conjunction with at least one of the figures, as more fully described in the claims.

Diese und weitere Vorteile, Aspekte und neuen Eigenschaften der vorliegenden Beschreibung, genauso wie die Details der dargestellten Ausführungsformen können noch vollständiger aus der folgenden Beschreibung und den Figuren verstanden werden.These and other advantages, aspects and novel features of the present description, as well as the details of the illustrated embodiments, may be more fully understood from the following description and the figures.

Gemäß einer Ausführungsform enthält eine Vorrichtung ein Sensormodul mit einem ersten Sensor, der geeignet ist um ein biologisches Signal zu messen und einen zweiten Sensor geeignet um ein Bewegungssignal zu messen, wobei das Sensormodul Biosignaldatenproben und Bewegungsdatenproben als Ausgabe erzeugt; ein Datenverarbeitungsmodul, das geeignet ist um Prozesssegmente der Biosignaldatenproben zu verarbeiten, bei dem jedes Segment Biosignaldatenproben enthält, die über eine vorher festgelegte Zeitdauer gesammelt wurden. Das Datenverarbeitungsmodul ist geeignet um von jedem Segment der Biosignaldatenproben eine Signalgrundlinie abzuziehen und um verarbeitete Biosignaldatenprobensegmente zu erzeugen, und ist außerdem geeignet um die Bewegungswichtigkeitsmessung (Bewegungssignifikanzmessung) für jedes Segment der Biosignaldatenproben unter Verwendung der Bewegungsdatenproben die gemeinsam mit den Biosignaldatenproben erfasst wurden zu erzeugen; Die Bewegungswichtigkeitsmessung kann ein Beispiel für den Grad der Bewegung während des Erfassens des jeweiligen Segments der Biosignaldatenproben sein. Die Vorrichtung enthält außerdem ein Qualitätsbewertungsmodul, das geeignet ist um einen Signalqualitätsindikator basierend auf den verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmenten und der entsprechenden Bewegungswichtigkeitsmessung unter Verwendung eines ersten Tiefenlernmodells (tiefgehendes Lernmodell : deep learning model) zu erzeugen; und ein Ereignisvorhersagemodul geeignet um ein Ereignisvorhersageergebnis basierend auf den verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmenten, die mit einem gewünschten Signalqualitätsindikator verknüpft sind unter Verwendung eines zweiten Tiefenlernmodells zu erzeugen.According to one embodiment, an apparatus includes a sensor module having a first sensor adapted to measure a biological signal and to measure a second sensor suitably by a motion signal, the sensor module producing biosignal data samples and motion data samples as output; a data processing module adapted to process process segments of the biosignal data samples, each segment containing biosignal data samples collected over a predetermined period of time. The data processing module is operable to subtract a signal baseline from each segment of the biosignal data samples and to produce processed biosignal data sample segments, and is also capable of generating motion significantness (motion significance measurement) for each segment of the biosignal data samples using the motion data samples collected along with the biosignal data samples; The motion importance measurement may be an example of the degree of movement during detection of the respective segment of biosignal data samples. The apparatus also includes a quality assessment module adapted to generate a signal quality indicator based on the processed biosignal data sample segments and the corresponding motion importance measurement using a first deep learning model; and an event prediction module adapted to provide an event prediction result based on the processed biosignal data sample segments having a desired biosignal data sample segment Signal quality indicator are linked using a second depth learning model to produce.

Figurenlistelist of figures

Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Beschreibung sind in der folgenden Beschreibung und den begleitenden Figuren detailliert beschrieben.

  • 1 zeigt eine Vorrichtung gemäß Ausfiihrungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm einer elektronischen Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt ein AFib-Erfassungssystem gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur AFib-Erfassung und einer tragbaren Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 zeigt Beispiele verschiedener PPG-Datenprobensegmente, die mit verschiedenen Qualitätswerten als Qualitätslabels gekennzeichnet sind.
  • 6 zeigt beispielhafte Kurvenformen der Bewegungswichtigkeitsmessung eines 30-Sekundensegments eines PPG-Signals
  • 7 zeigt die Architektur eines Qualitätsprüfungsnetzwerks in einigen Ausführungsformen
  • 8 zeigt die Architektur eines AFib-Vorhersagenetzwerks unter Verwendung des CRNN-Modells gemäß einiger Ausführungsformen.
Various embodiments of the present description are described in detail in the following description and the accompanying drawings.
  • 1 shows a device according to embodiments of the present invention.
  • 2 FIG. 12 is a block diagram of an electronic device according to embodiments of the present invention. FIG.
  • 3 shows an AFib detection system according to embodiments of the present invention.
  • 4 FIG. 12 is a flowchart showing a method of AFib detection and a portable device according to embodiments of the present invention. FIG.
  • 5 shows examples of different PPG data sample segments labeled with different quality values as quality labels.
  • 6 FIG. 12 shows exemplary waveforms of motion importance measurement of a 30 second segment of a PPG signal
  • 7 shows the architecture of a quality inspection network in some embodiments
  • 8th FIG. 12 shows the architecture of an AFib predictive network using the CRNN model according to some embodiments.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Die vorliegende Offenbarung kann auf viele Arten implementiert werden, unter anderem als ein Prozess, eine Vorrichtung, ein System, eine Materialzusammensetzung, ein Computerprogrammprodukt auf einem Computerlesbarem Speichermedium, und/oder einem Prozessor, wie beispielsweise einem Hardwareprozessor oder einer Prozessorvorrichtung, die geeignet ist um auf einem mit dem Prozessor verbundenen Speicher gespeicherte und/oder bereitgestellte Befehle auszuführen. In dieser Beschreibung wird auf diese Implementierungen oder irgendeine andere Form, die die vorliegende Beschreibung einnehmen kann als Technik Bezug genommen. Im Allgemeinen kann die Reihenfolge der Schritte der offenbarten Prozesse im Umfang der vorliegenden Beschreibung geändert werden. Beschrieben werden kann eine Komponente, wie beispielsweise ein Prozessor oder ein Speicher der beschrieben ist als konfiguriert um eine Aufgabe auszuführen als eine generelle Komponente implementiert werden, die konfiguriert ist um die Aufgabe zu einem bestimmten Zeitpunkt oder als eine spezielle Komponente, die hergestellt wurde um die Aufgabe auszuführen. Wie im Folgenden verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Prozessor“ auf eine oder mehrere Vorrichtungen, Schaltkreise und/oder Prozessorkerne, die geeignet sind um Daten wie beispielsweise Computerprogrammbefehle zu verarbeiten.The present disclosure may be implemented in many ways, including but not limited to, a process, apparatus, system, material composition, computer program product on a computer readable storage medium, and / or a processor, such as a hardware processor or processor device execute commands stored and / or provided on a memory connected to the processor. Throughout this description, these implementations or any other form that the present description may take is referred to as a technique. In general, the order of the steps of the disclosed processes may be changed within the scope of the present description. Described may be a component, such as a processor or memory described as configured to perform a task, implemented as a generic component that is configured to perform the task at a particular time or as a specific component that has been manufactured Perform task. As used herein, the term "processor" refers to one or more devices, circuits, and / or processor cores suitable for processing data, such as computer program instructions.

Eine detaillierte Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist unten zusammen mit den begleitenden Figuren, die die Prinzipien der vorliegenden Beschreibung darstellen bereitgestellt. Die vorliegende Offenbarung ist in Verbindung mit solchen Ausführungsformen beschrieben, die vorliegende Beschreibung ist jedoch nicht auf irgendeine Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der vorliegenden Beschreibung ist nur durch die Patentansprüche beschränkt und die vorliegende Offenbarung umfasst eine Vielzahl an Alternativen, Modifikationen und Äquivalenten. Viele spezielle Details sind in der vorliegenden Beschreibung dargestellt um eine sorgfältiges Verständnis der vorliegenden Beschreibung zu vermitteln. Diese Details sind beispielhaft genannt und die vorliegende Beschreibung kann gemäß der Patentansprüche praktiziert werden ohne einige oder alle dieser speziellen Details. Zum Zwecke der Klarheit wurde das technische Material, das in den technischen Feldern in Bezug auf die vorliegende Beschreibung bekannt ist nicht im Detail beschrieben, so dass die vorliegende Beschreibung nicht unnötig verkompliziert wird.A detailed description of one or more embodiments of the present invention is provided below together with the accompanying drawings which illustrate the principles of the present specification. The present disclosure is described in connection with such embodiments, but the present description is not limited to any embodiment. The scope of the present description is limited only by the claims, and the present disclosure includes a variety of alternatives, modifications, and equivalents. Many specific details are set forth in the present description to provide a thorough understanding of the present description. These details are exemplary and the present description may be practiced according to the claims without some or all of these specific details. For the sake of clarity, the technical material known in the technical fields with respect to the present specification has not been described in detail, so that the present description will not be unnecessarily complicated.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementiert eine Nutzer-tragbare Vorrichtung ein Herzflimmer-(AFib)-erfassungssystem um eine hochgenaue AFib-Detektierung unter Verwendung eines Kanals eines biologischen Sensorsignals und eines Bewegungssignals bereitzustellen, wobei lediglich die Computerleistung durch die tragbare Vorrichtung bereitgestellt wird. Gemäß einiger Ausführungsformen umfasst die tragbare Vorrichtung einen biophysiologischen Sensor und einen Inertial-Messsensor um das biologische Signal und das Bewegungssignal eines Objektes, das die nutzer-tragbare Vorrichtung trägt zu sammeln. Die nutzer-tragbare Vorrichtung implementiert außerdem ein neuronales Netzwerk unter Verwendung von Tiefenlernmodellen um AFib unter Verwendung des biologischen Signals und des Bewegungssignals zu detektieren. Gemäß einigen Ausführungsformen ist der biophysiologische Sensor ein Photoplethysmografie-(PPG)-Sensor und der Anfangsmesssensor ist ein Beschleunigungsmessgerät. Auf diese Art und Weise wird durch die nutzer-tragbare Vorrichtung zu geringen Kosten eine tragbare, nicht zerstörende Vorrichtung zum Beobachten und Erfassen von AFib bereitgestellt, die einen Zugang für die allgemeine Bevölkerung ermöglicht. In anderen Ausführungsformen kann die nutzer-tragbare Vorrichtung angepasst sein als medizinische Beobachtungsvorrichtung zum Erfassen anderer biologischer Sensorsignale und unter Verwendung der detektierten biologischen Sensorsignale mit den Bewegungsdaten des Subjekts um ein medizinisches Ereignis von Interesse zu detektieren. Die Konfiguration und Anwendung auf eine nutzer-tragbare Vorrichtung der vorliegenden Beschreibung ist nicht auf Herzkammerflimmer-Erfassung beschränkt und kann weitere Anwendungen in der Gesundheitsbeobachtung haben.In some embodiments of the present invention, a user-portable device implements a cardiac flicker (AFib) detection system to provide highly accurate AFib detection using a channel of a biological sensor signal and a motion signal, with only the computer power provided by the portable device. According to some embodiments, the portable device includes a biophysiological sensor and an inertial measurement sensor for collecting the biological signal and the motion signal of an object carrying the user-portable device. The user-portable device also implements a neural network using deep learning models to detect AFib using the biological signal and the motion signal. According to some embodiments, the biophysiological sensor is a photoplethysmography (PPG) sensor and the initial measurement sensor is an accelerometer. In this way, the portable user-friendly device provides a portable non-destructive device for monitoring and detecting AFib at a low cost, allowing access to the general population. In other embodiments, the user-portable device may be adapted as a medical observation device for detecting other biological sensor signals and using the detected biological sensor signals with the movement data of the subject to detect a medical event of interest. The configuration and application to a user-portable device of the present disclosure is not limited to ventricular fibrillation detection and may have other applications in health observation.

Die nutzer-tragbare Vorrichtung zur AFib-Erkennung gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht viele Vorteile gegenüber gewöhnlichen Systeme und Verfahren. Als Erstes verwendet das AFib-Erkennungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung einen einzelnen Kanal eines biologischen Signals und einen einzelnen Kanal für das Bewegungssignal und eine leichtgewichtige AFib-Erkennungsmethode die mit einen Minimum an Vorbehandlung oder Umwandlung direkt neuronale Netzwerke auf die Rohsignale der Sensoren anwendet. Demgemäß kann das AFib-Erkennungssystem effektiv in einer tragbaren Vorrichtung implementiert werden und trotzdem eine sehr genaue AFib-Erkennung ermöglichen. Zweitens bewertet das AFib-Erkennungssystem das biologische Signal mit dem Bewegungssignal unter Verwendung eines Tiefenlernmodells um die Qualität des biologischen Signals zu beurteilen ohne manuell Qualitätsmessungen zu verwenden. Auf diese Art werden nur biologische Signale mit guter Qualität zur AFib-Erkennung verwendet, wodurch solide AFib-Vorhersageergebnisse erreicht werden. Gemäß einer Ausführungsform enthält das AFib-Erkennungssystem ein Qualitätsbeurteilungsnetzwerk das durch Training eines Hilfs-konvolutional-neuronalen Netzwerks unter Verwendungen eines rohen biologischen Sensorsignals als Eingabe implementiert ist um genau die Qualität der von dem biophysiologischen Sensor gesammelten Signale zu bewerten, ohne manuell Qualitätsmessungen durchzuführen. Das Qualitätsbeurteilungsnetzwerk arbeitet als Pförtner und identifiziert rohe biologische Sensorsignale mit guter Signalqualität, die dann für die AFib-Erkennung geeignet sind. Das AFib-Erkennungssystem enthält außerdem ein AFib-Vorhersagenetzwerk das ein weiteres trainiertes CNN ist und das die Wahrscheinlichkeit eines Vorkommens eines AFib in den Signalen die von dem Qualitätsbeurteilungsnetzwerk bereitgestellt werden vorhersagt. Das AFib-Erkennungssystem der vorliegenden Erfindung erreicht eine hohe Genauigkeit in der AFib-Erkennung die vergleichbar ist zu den Stand der Technik ECG-basierten Ansätzen, hat jedoch eine einfache Struktur die auch in kleinen mobilen Vorrichtungen wie beispielsweise als tragbare Armbandvorrichtung implementiert sein kann.The user-portable AFib recognition device according to the present invention achieves many advantages over ordinary systems and methods. First, the AFib detection system according to the present invention uses a single channel of biological signal and a single channel for the motion signal and a lightweight AFib detection method which directly applies neural networks to the raw signals of the sensors with a minimum of pretreatment or conversion. Accordingly, the AFib recognition system can be effectively implemented in a portable device while still enabling very accurate AFib recognition. Second, the AFib recognition system evaluates the biological signal with the motion signal using a deep learning model to assess the quality of the biological signal without manually using quality measurements. In this way, only good quality biological signals are used for AFib detection, thus achieving solid AFib prediction results. According to one embodiment, the AFib recognition system includes a quality assessment network implemented by training an auxiliary convolutional neural network using a raw biological sensor signal as input to accurately evaluate the quality of the signals collected by the biophysiological sensor without manually performing quality measurements. The quality assessment network operates as a gatekeeper and identifies raw biological sensor signals with good signal quality, which are then suitable for AFib detection. The AFib detection system also includes an AFib prediction network that is another trained CNN and that predicts the probability of occurrence of AFib in the signals provided by the quality assessment network. The AFib recognition system of the present invention achieves high accuracy in AFib recognition comparable to the prior art ECG-based approaches, but has a simple structure that can be implemented even in small mobile devices such as a portable wrist device.

1 zeigt eine elektronische Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer elektronischen Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Bezugnehmend auf die 1 und 2 hat eine elektronische Vorrichtung (100), die eine nutzer-tragbare Vorrichtung sein kann, eine Anzeige (160), einen Prozessor (130), ein Sensormodul (150), eine Batterie, ein Band (140), und einen Verschluss (142). Das Band (140) kann um ein Handgelenk gelegt werden und die nutzer-tragbare Vorrichtung (100) kann an dem Handgelenk unter Verwendung des Verschlusses (142) gehalten werden. Das Sensormodul (150) enthält einen oder mehrere Sensoren (152, 156) und einen lokalen Prozessor (154). Der lokale Prozessor (154) implementiert eine Steuerfunktion für das Sensormodul und kann ebenso Verarbeiten oder Vorverarbeiten der erfassten Signale durchführen. Der Prozessor (130) implementiert Steuerfunktionen für die nutzer-tragbare Vorrichtung und kann ebenso weiter Signalverarbeitende Funktionen an den erfassten Signalen durchführen. Der lokale Prozessort (154) oder der Prozessor (130) können auch als Diagnoseprozessoren bezeichnet werden. 1 shows an electronic device according to embodiments of the present invention. 2 FIG. 12 is a block diagram of an electronic device according to embodiments of the present invention. FIG. Referring to the 1 and 2 has an electronic device ( 100 ), which may be a user-portable device, an indicator ( 160 ), a processor ( 130 ), a sensor module ( 150 ), a battery, a band ( 140 ), and a closure ( 142 ). The ribbon ( 140 ) can be placed around a wrist and the user-portable device ( 100 ) may be attached to the wrist using the closure ( 142 ) being held. The sensor module ( 150 ) contains one or more sensors ( 152 . 156 ) and a local processor ( 154 ). The local processor ( 154 ) implements a control function for the sensor module and may also perform processing or preprocessing of the detected signals. The processor ( 130 ) implements control functions for the user-portable device and may also continue to perform signal-processing functions on the detected signals. The local processor location ( 154 ) or the processor ( 130 ) may also be referred to as diagnostic processors.

Obwohl die nutzer-tragbare Vorrichtung (100) an einem Handgelenk getragen werden kann ist die vorliegende Beschreibung nicht auf diese Ausführung beschränkt. Die nutzer-tragbare Vorrichtung (100) kann auch designt sein um an anderen Teilen des Körpers, zum Beispiel an einem Arm (um den Unterarm, den Ellenbogen, oder den Oberarm), an einem Bein, an der Brust, am Kopf wie ein Stirnband, am Hals wie ein Halsband, und am Ohr getragen werden. Die nutzer-tragbare Vorrichtung (100) kann auch mit anderen elektronischen Vorrichtungen wie beispielsweise einem Smartphone, einem Laptop, oder verschiedenen medizinischen Vorrichtungen im Krankenhaus oder einer Arztpraxis kommunizieren.Although the user-portable device ( 100 ) can be worn on a wrist, the present description is not limited to this embodiment. The user-portable device ( 100 ) can also be designed around other parts of the body, such as an arm (around the forearm, elbow, or upper arm), on one leg, on the chest, on the head like a headband, on the neck like a collar, and worn on the ear. The user-portable device ( 100 ) may also communicate with other electronic devices such as a smartphone, a laptop, or various medical devices in the hospital or doctor's office.

Die Anzeige (160) kann erfasste physiologische Signale des Körpers des Nutzers zur Beobachtung an den Nutzer und/oder Andere ausgeben. Die beobachteten physiologischen Signale werden auch als Biosignale oder biometrische Daten bezeichnet. Die beobachteten Biosignale können beispielsweise Herz-(Puls)-Rate, Puls-Morphologie (Form), Pulsabstand (Zwischen-Schlagintervalle), Respirations-(Atem)-Rate, oder Blutdruck sein. Die Anzeige (160) kann auch Befehle an den Nutzer oder an Andere bei der Verwendung der nutzer-tragbaren Vorrichtung (100) oder zur Verwendung bei anderen Messvorrichtungen ausgegeben werden, oder beispielsweise als Status oder Diagnoseergebnis.The ad ( 160 ) may output sensed physiological signals of the user's body for observation to the user and / or others. The observed physiological signals are also referred to as biosignals or biometric data. The observed biosignals may be, for example, heart (pulse) rate, pulse morphology (shape), pulse interval (inter-stroke intervals), respiratory (breath) rate, or blood pressure. The ad ( 160 ) may also command the user or others to use the user-portable device ( 100 ) or for use in other measuring devices, or as a status or diagnostic result, for example.

Der Prozessor (130) empfängt die beobachteten und erfassten Signale des Sensors in dem Sensormodul (150). Beispielsweise erfassen die Sensoren (152, 156) Signale von dem Nutzerhandgelenk wenn die nutzer-tragbare Vorrichtung (100) von einem Nutzer getragen wird. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält das Sensormodul (150) einen ersten Sensor (152) als biophysiologischen Sensor und einen zweiten Sensor (156) als Initialmesssensor. In einer Ausführungsform ist der biophysiologische Sensor ein Photoplethysmografie-(PPG)-Sensor und der Inertial-Messsensor ist ein Beschleunigungsmesser. Das Sensormodul (150) enthält den Prozessor (154) zum Steuern der Sensoren (152, 156) und zum Verarbeiten der Signale die durch die Sensoren (152, 156) erfasst wurden. Beispielsweise kann der Prozessor (154) die von den Sensoren (152, 156) erfassten Signale trennen und dann das getrennte Signal wieder rekonstruieren. Verschiedene Ausführungsformen der Beschreibung umfassen den Prozessor (130) der auf die Funktionen des Prozessors (154) durchführt. Verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung können auch eine andere Zahl an Sensoren aufweisen.The processor ( 130 ) receives the observed and detected signals of the sensor in the sensor module ( 150 ). For example, the sensors detect ( 152 . 156 ) Signals from the user's wrist when the user-portable device ( 100 ) is worn by a user. In embodiments of the present invention contains the sensor module ( 150 ) a first sensor ( 152 ) as a biophysiological sensor and a second sensor ( 156 ) as initial measuring sensor. In one embodiment, the biophysiological sensor is a photoplethysmography (PPG) sensor and the inertial measurement sensor is an accelerometer. The sensor module ( 150 ) contains the processor ( 154 ) for controlling the sensors ( 152 . 156 ) and for processing the signals generated by the sensors ( 152 . 156 ) were recorded. For example, the processor ( 154 ) from the sensors ( 152 . 156 ) and then reconstruct the separated signal. Various embodiments of the description include the processor ( 130 ) on the functions of the processor ( 154 ). Various embodiments of the disclosure may also include a different number of sensors.

Gemäß einiger Ausführungsformen ist der Sensor (152) ein PPG-Sensor, der verwendet wird um kontinuierlich oder periodisch kardiobezogene physiologische Informationen zu erfassen, wie Herzschlagrate oder Herzpulsform eines Nutzers. Der Sensor (156) kann ein Beschleunigungssensor sein um kontinuierlich oder periodisch Bewegungsinformation eines Nutzers zur erfassen. Das Sensormodul (150) kann auch andere Sensoren enthalten wie beispielsweise ein Thermometer um die Temperatur des Nutzers zu erfassen.According to some embodiments, the sensor ( 152 ) a PPG sensor used to continuously or periodically acquire cardiac physiological information, such as a user's heart rate or cardiac output. The sensor ( 156 ) may be an acceleration sensor for continuously or periodically detecting movement information of a user. The sensor module ( 150 ) may also include other sensors such as a thermometer to detect the temperature of the user.

Die nutzer-tragbare Vorrichtung (100) implementiert das AFib-Erfassungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Prozessor (130). Das AFib-Erfassungssystem enthalt ein Qualitätsbeurteilungsnetzwerk zum Auswerten der Qualität des biophysiologischen Signals, das durch den biophysiologischen Sensor (152) gemessen wurde unter Verwendung des Bewegungssignals, dass durch den Innertialmesssensor (154) gemessen wurde, und enthält außerdem dem ein AFib-Vorhersagenetzwerk zum Auswerten der biophysiologischen Signale, die erfasst werden um eine gute Qualität aufzuweisen und um die Wahrscheinlichkeit eines AFib-Vorkommen in dem beobachteten Signal vorherzusagen. Die detaillierte Struktur des AFib-Erfassungssystem wird weiter unten noch detaillierter beschrieben.The user-portable device ( 100 ) implements the AFib acquisition system according to the present invention in the processor ( 130 ). The AFib acquisition system includes a quality assessment network for evaluating the quality of the biophysiological signal generated by the biophysiological sensor (FIG. 152 ) was measured using the motion signal generated by the Innertialmesssensor ( 154 ), and also includes an AFib prediction network for evaluating the biophysiological signals that are acquired to have good quality and to predict the probability of AFib occurrence in the observed signal. The detailed structure of the AFib detection system will be described in more detail below.

Wieder bezugnehmend auf 2 enthält eine nutzer-tragbare Vorrichtung (100) ein Sensormodul (150), einen Prozessor (130), eine Anzeige (160), und eine Batterie (170) um die anderen Komponenten mit Leistung zu versorgen. Der Prozessor (130) steuert die Ausgabe an die Anzeige (160). Die Anzeige (160) enthält auch Eingabevorrichtungen (nicht dargestellt), wie beispielsweise Knöpfe, Skalen, einen berührungsempfindlichen Bildschirm, und ein Mikrofon.Referring again to 2 contains a user-portable device ( 100 ) a sensor module ( 150 ), a processor ( 130 ), an ad ( 160 ), and a battery ( 170 ) to power the other components. The processor ( 130 ) controls the output to the display ( 160 ). The ad ( 160 Also includes input devices (not shown) such as buttons, scales, a touch-sensitive screen, and a microphone.

Gemäß der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das Sensormodul (150) wenigstens einen biophysiologischen Sensor (152) um ein biologisches Signal des Nutzers zu messen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der biophysiologische Sensor (152) ein PPG-Sensor. Sensormodul (150) umfasst weiterhin wenigstens einen Inertial-Messsensor (156) um ein Bewegungssignal des Nutzers zu messen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Inertial-Messsensor (156) ein Beschleunigungsmesser wie beispielsweise ein triachsialer Beschleunigungsmesser. Das Sensormodul (150) kann mit wenigstens einem lokalen Prozessor (154) ausgestattet sein um die Sensoren (152, 156) zu steuern, und um außerdem die Biosignale und Bewegungssignale der Sensoren (152, 156) entsprechend zu verarbeiten. In einigen Ausführungsformen kann die Signalverarbeitung in dem lokalen Prozessor (154) und/oder dem Prozessor (130) implementiert sein.According to embodiments of the present invention, the sensor module ( 150 ) at least one biophysiological sensor ( 152 ) to measure a biological signal of the user. In the present embodiment, the biophysiological sensor ( 152 ) a PPG sensor. Sensor module ( 150 ) further comprises at least one inertial measuring sensor ( 156 ) to measure a motion signal of the user. In the present embodiment, the inertial measuring sensor ( 156 ) An accelerometer such as a triaxial accelerometer. The sensor module ( 150 ) can be used with at least one local processor ( 154 ) be equipped around the sensors ( 152 . 156 ) and, in addition, the biosignals and motion signals of the sensors ( 152 . 156 ) to process accordingly. In some embodiments, the signal processing in the local processor ( 154 ) and / or the processor ( 130 ).

Alternativ dazu kann der lokale Prozessor (154) einen Teil der Signalverarbeitung wie beispielsweise zuverlässige Signalvorverarbeitung ausführen, und der Prozessor (130) implementiert andere Signalverarbeitungsalgorithmen für die biometrische Erfassung und/oder für andere Funktionen. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines speziellen Prozessors um die biometrischen Signalverarbeitungsalgorithmen auszuführen nicht kritisch um die vorliegende Erfindung auszuführen.Alternatively, the local processor ( 154 ) perform some signal processing such as reliable signal preprocessing, and the processor ( 130 ) implements other signal processing algorithms for biometric detection and / or for other functions. In embodiments of the present invention, the use of a special processor to implement the biometric signal processing algorithms is not critical to practicing the present invention.

Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Prozessor (130) konfiguriert um den Erfassungsvorgang, den Abtastablauf, den Signalverarbeitungsvorgang, und Gerätekommunikationsereignisse und andere gerätespezifische Funktionen in der nutzer-tragbaren Vorrichtung (100) zu steuern. In der vorliegenden Ausführungsform enthält der Prozessor (130) eine CTU (132), einen Speicher (134), und eine Eingabe/Ausgabe (I/O)-Schnittstelle (182), eine Kommunikationsschnittstelle (184), und ein AFib-Erfassungsmodul (190). Während der Prozessor (130) so beschrieben ist, dass er diese verschiedenen Vorrichtungen enthält, können andere Ausführungsformen andere Architekturen bei denen die verschiedenen Funktionalitäten anders gruppiert sind verwenden. Beispielsweise kann die Gruppierung in verschiedenen integrierten Schalkreischips realisiert sein. Die Gruppierung kann auch durch die Kombination verschiedener Vorrichtungen, wie beispielsweise der I/O-Schnittstelle (182) und der Kommunikationsschnittstelle (184) bestehen. Der Speicher (134) enthält wenigstens eines von einem nichtflüchtigen Speicher (137) und einem flüchtigen Speicher (138). Der Speicher (134) kann Daten oder Befehle eines Betriebssystems (OS) (153) oder Anwendungen (136) speichern. Der Prozessor (120) enthält das AFib-Erfassungsmodul (190) um die AFib-Erfassung an dem erfassten Biosignal wie beispielsweise dem PPG-Signal unter Verwendung des Bewegungssignals, wie beispielsweise dem Bewegungssignal von dem Beschleunigungsmesser durchführen. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält das AFib-Erfassungsmodul (190) ein Datenverarbeitungsmodul (192), ein Qualitätsbeurteilungsmodul (194) und ein AFib-Vorhersagemodul (196). Das Datenverarbeitungsmodul (192) ist konfiguriert um die Signalvorverarbeitung des erfassten Biosignals durchzuführen. Beispielsweise kann das Datenverarbeitungsmodul (192) die Grundlinienentfernung oder die Entfernung des DC-Signalniveaus des erfassten Biosignals durchführen. Das Qualitätsbewertungsmodul (194) implementiert ein Qualitätsbewertungsnetzwerk, das als Pförtner agiert und identifiziert Segmente des PPG-Rohsignals mit guter Qualität und ist daher geeignet für die AFib-Erfassung. Das AFib-Erfassungsmodul (196) implementiert ein AFib-Vorhersagenetzwerk, das die Wahrscheinlichkeit eines AFib-Vorkommens in den Signalen mit guter Qualität die von dem Qualitätsbewertungsnetzwerk bereitgestellt werden vorhersagt.According to embodiments of the present invention, the processor ( 130 ) is configured around the capture process, the scan process, the signal processing operation, and device communication events and other device-specific functions in the user-portable device ( 100 ) to control. In the present embodiment, the processor includes ( 130 ) a CTU ( 132 ), a memory ( 134 ), and an input / output (I / O) interface ( 182) a communication interface ( 184 ), and an AFib acquisition module ( 190 ). While the processor ( 130 ) is described as containing these various devices, other embodiments may use other architectures in which the different functionalities are grouped differently. For example, the grouping can be implemented in different integrated circuit chips. The grouping can also be achieved by the combination of various devices, such as the I / O interface ( 182 ) and the communication interface ( 184 ) consist. The memory ( 134 ) contains at least one of a nonvolatile memory ( 137 ) and a volatile memory ( 138 ). The memory ( 134 ) can contain data or commands of an operating system (OS) ( 153 ) or applications ( 136 ) to save. The processor ( 120 ) contains the AFib acquisition module ( 190 ) around the AFib Detecting the detected biosignal such as the PPG signal using the motion signal such as the motion signal from the accelerometer. In embodiments of the present invention, the AFib acquisition module ( 190 ) a data processing module ( 192 ), a quality assessment module ( 194 ) and an AFib prediction module ( 196 ). The data processing module ( 192 ) is configured to perform the signal preprocessing of the detected biosignal. For example, the data processing module ( 192 ) perform the baseline removal or the removal of the DC signal level of the detected biosignal. The quality assessment module ( 194 ) implements a quality rating network that acts as a gatekeeper and identifies segments of good quality PPG raw signal and is therefore suitable for AFib acquisition. The AFib acquisition module (196) implements an AFib prediction network that predicts the probability of AFib occurrence in the good quality signals provided by the quality assessment network.

3 zeigt ein AFib-Erfassungssystem gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In einigen Ausführungsformen ist das AFib-Erfassungssystem aus 3 als AFib-Erfassungsmodul (190) in dem Prozessor (130) der nutzer-tragbaren Vorrichtung (100) implementiert. Bezugnehmend auf 3 ist das AFib-Erfassungssystem (200) in Kommunikation mit einem Sensormodul (150) um das erfasste biologische Signal und Bewegungssignal zu empfangen. In dem vorliegenden Beispiel enthält das Sensormodul (150) einen PPG-Sensor (152), der ein PPG-Signal als biologisches Signal bereitstellt und einen Beschleunigungsmesser (156), der ein Beschleunigungssignal als Bewegungssignal bereitstellt. Das Sensormodul (150) enthält einen lokalen Prozessor (154) um zuverlässige Signalvorverarbeitung und Steuerfunktionen bereitzustellen. Es ist klar, dass das biologische Signal und das Bewegungssignal beides Zeitfolgesignale sind und auf gewöhnliche Weise bei einer vorgegebenen Abtastrate kontinuierlich bei elektrischen Spannungsniveaus gemessen werden. 3 shows an AFib detection system according to embodiments of the present invention. In some embodiments, the AFib detection system is off 3 as an AFib acquisition module ( 190 ) in the processor ( 130 ) of the user-portable device ( 100 ) implemented. Referring to 3 is the AFib acquisition system ( 200 ) in communication with a sensor module ( 150 ) to receive the detected biological signal and motion signal. In the present example, the sensor module ( 150 ) a PPG sensor ( 152 ), which provides a PPG signal as a biological signal and an accelerometer ( 156 ), which provides an acceleration signal as a motion signal. The sensor module ( 150 ) contains a local processor ( 154 ) to provide reliable signal preprocessing and control functions. It is clear that the biological signal and the motion signal are both time-sequential signals and are measured continuously at electrical voltage levels at a given sampling rate in the usual way.

Demgemäß wird im Betrieb ein von einem biophysikalischen Sensor gemessenes biologisches Signal als Zeitfolge von Biosignaldatenproben bereitgestellt. Ebenso wird ein Bewegungssignal das von einem Intertial-Messsensor gemessen wurde als Bewegungsdatenprobe bereitgestellt. In dem vorliegenden Beispiel arbeiten der PPG-Sensor (152) und der Beschleunigungsmesser (156) bei einer Abtastrate von 100 Hertz, das bedeutet 100 Proben/Sekunde.Accordingly, in operation, a biological signal measured by a biophysical sensor is provided as a time series of biosignal data samples. Likewise, a motion signal measured by an intertial measurement sensor is provided as a motion data sample. In the present example, the PPG sensor ( 152 ) and the accelerometer ( 156 ) at a sampling rate of 100 hertz, which means 100 samples / second.

In dem vorliegenden Beispiel stellt der PPG-Sensor (152) PPG-Rohdatenproben (Knoten 152) als Ausgabe bereit, während der Beschleunigungsmesser (156) Beschleunigungsrohdatenproben (Knoten 157) als Ausgabe bereitstellt. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Ausdruck „roh“-Signal auf ein erfasstes Signal das nicht verarbeitet wurde oder nur minimal verarbeitet wurde.In the present example, the PPG sensor ( 152 ) Raw PPG data (node 152 ) as output while the accelerometer ( 156 ) Acceleration raw data samples (node 157 ) as output. In the present specification, the term "raw" signal refers to a detected signal which has not been processed or has been minimally processed.

In der vorliegenden Beschreibung wird das beobachtete biologische Signal als PPG-Signal bezeichnet, es ist jedoch klar, dass auch andere Arten biologischer Signale in dem AFib-Erfassungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Die Verwendung des PPG-Sensors (152) ist nur beispielhaft und soll nicht hierauf beschränkt werden. In anderen Ausführungsformen kann das biologische Signal ein anderes physiologisches Signal mit Kardiobeziehung sein. Außerdem wird in der folgenden Beschreibung das Bewegungssignal durch eine Beschleunigungsmesser (156) gemessen, es ist jedoch klar, dass auch andere Typen eines Bewegungssensors oder Inertial-Messsensors verwendet werden können und das Bewegungssignal zu erhalten. Die Verwendung des Beschleunigungsmessers (156) ist lediglich beispielhaft und soll nicht hierauf beschränkt werden.In the present specification, the observed biological signal is referred to as the PPG signal, however, it will be understood that other types of biological signals may be used in the AFib detection system of the present invention. The use of the PPG sensor ( 152 ) is exemplary only and is not intended to be limited thereto. In other embodiments, the biological signal may be another cardiac-related physiological signal. In addition, in the following description, the motion signal through an accelerometer ( 156 However, it is clear that other types of motion sensor or inertial measurement sensor can be used to obtain the motion signal. The use of the accelerometer ( 156 ) is merely exemplary and is not intended to be limited thereto.

Das AFib-Erfassungssystem (200) empfängt die PPG-Rohdatenproben und die Beschleunigungsmesserrohproben. Eine hervorstechende Eigenschaft des AFib-Erfassungssystems (200) der vorliegenden Erfindung ist, dass das AFib-Erfassungssystem (200) nur einen einzigen Kanal der PPG-Datenproben und einen einzigen Kanal der Beschleunigungsmesserproben benötigt um sehr genaue AFib-Vorhersageergebnisse bereitzustellen. Demgemäß kann das AFib-Erfassungssystem (200) mit einer geringen Rechnerstruktur implementiert werden wodurch es für die Implementierung in einer tragbaren Vorrichtung geeignet ist. In dem AFib-Erfassungssystem (200) sind die PPG-Rohdatenproben für ein Grundlinienentfernungsmodul (202) bereitgestellt um ein Grundliniensignalniveau oder ein DC-Offset von dem Signal zu entfernen. Beispielsweise wird das Grundliniensignalniveau so entfernt, dass die PPG-Datenproben Spannungswerte aufweisen, die um etwa 0 Volt herum liegen. In einigen Ausführungsformen werden die PPG-Datenproben als Segmente der PPG-Datenproben verarbeitet, wobei jedes Segment PPG-Datenproben enthält die über einen gegebenen Zeitraum vom beispielsweise 30 Sekunden erfasst wurden. Bei einer Abtastrate von 100 Hertz enthält jedes Segment 3000 PPG-Datenproben. Das Grundlinienentfernungsmodul (202) arbeitet mit PPG-Datenprobensegmenten und erzeugt als Ausgabewert verarbeitete PPG-Datenprobensegmente. Inzwischen werden Beschleunigungsrohdatenproben für die Auswertung für ein Bewegungssignifikanzmodul (204) bereitgestellt. Für jedes Segment der PPG-Datenproben gibt es ein entsprechendes Segment von Bewegungsdatenproben die gleichzeitig mit den PPG-Datenproben gesammelt werden. Das Bewegungssignifikanzmodul (204) erzeugt eine Bewegungssignifikanzmessung für jedes Segment an PPG-Datenproben unter Verwendung der entsprechenden Bewegungsdatenproben. Insbesondere ist die Bewegungssignifikanzmessung bezeichnend für ein Bewegungsgrad während der Erfassung des entsprechenden Segments der PPG-Datenproben. In einer Ausführungsform umfasst die Bewegungssignifikanzmessung einen ersten Bewegungsindikator, der eine moderate Bewegung anzeigt und einen zweiten Bewegungsindikator, der eine starke Bewegung anzeigt. Das Bewegungssignifikanzmodul (204) wertet die Bewegungsdatenproben aus und klassifiziert die Bewegungsdatenproben entsprechend eines entsprechenden Segments an PPG-Datenproben unter Verwendung des ersten Bewegungsindikators oder des zweiten Bewegungsindikators. In einer Ausführungsform werden die Bewegungsrohdatenproben auf die gleiche Art wie die PPG-Rohdatenproben in Segmenten verarbeitet. In einer Ausführungsform erzeugt das Bewegungssignifikanzmodul (204) die Bewegungssignifikanzmessung (Knoten 208) für jedes Segment der Bewegungsdatenproben basierend auf der Größe in drei Achsen des durch den Beschleunigungsmesser gemessenen Bewegungssignals.The AFib acquisition system ( 200 ) receives the PPG raw data samples and the accelerometer raw samples. A salient feature of the AFib acquisition system ( 200 ) of the present invention is that the AFib detection system ( 200 ) requires only a single channel of the PPG data samples and a single channel of accelerometer samples to provide very accurate AFib prediction results. Accordingly, the AFib acquisition system ( 200 ) with a low computational structure, making it suitable for implementation in a portable device. In the AFib acquisition system ( 200 ) are the PPG raw data samples for a baseline removal module ( 202 ) to remove a baseline signal level or a DC offset from the signal. For example, the baseline signal level is removed so that the PPG data samples have voltage values that are around 0 volts. In some embodiments, the PPG data samples are processed as segments of the PPG data samples, each segment containing PPG data samples collected over a given period of, for example, 30 seconds. At a sampling rate of 100 hertz contains each segment 3000 PPG data samples. The baseline removal module ( 202 ) works with PPG data sample segments and produces as output value processed PPG data sample segments. Meanwhile, raw acceleration data samples for evaluation for a motion significant modulus ( 204 ) provided. For each segment of the PPG data samples, there is a corresponding segment of motion data samples collected concurrently with the PPG data samples become. The motion significance module ( 204 ) generates a motion significance measurement for each segment of PPG data samples using the corresponding motion data samples. In particular, the motion significance measurement is indicative of a degree of movement during the detection of the corresponding segment of the PPG data samples. In one embodiment, the motion significance measurement includes a first motion indicator indicative of moderate motion and a second motion indicator indicative of strong motion. The motion significance module ( 204 ) evaluates the motion data samples and classifies the motion data samples corresponding to a corresponding segment to PPG data samples using the first motion indicator or the second motion indicator. In one embodiment, the raw motion data samples are processed in segments in the same manner as the raw PPG samples. In one embodiment, the motion significant module ( 204 ) the motion significance measurement (node 208 ) for each segment of the motion data samples based on the magnitude in three axes of the motion signal measured by the accelerometer.

Das AFib-Erfassungssystem (200) enthält das Qualitätsbeurteilungsnetzwerk (110), das die verarbeiteten PPG-Datenprobensegmente und die entsprechende Bewegungssignifikanzmessung empfängt. Das Qualitätsbewertungsnetzwerk (210) bewertet die verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente mit der Bewegungssignifikanzmessung unter Verwendung eines ersten Tiefenlernmodells welches vorher basierend auf einem Satz an Qualitätsniveaus und einem oder mehreren Sätzen an Qualitätstrainingsdaten trainiert wurde. Im Betrieb erzeugt das Qualitätsbewertungsnetzwerk (210) als Ausgabe einen Signalqualitätsindikator bei dem der Signalqualitätsindikator jedes prozessierte Biosignaldatenprobensegment als „mit guter Signalqualität“ oder als „mit schlechter Signalqualität“ identifiziert. In der Praxis bildet das Qualitätsverarbeitungsnetzwerk (210) PPG-Datenprobensegmente mit schlechter Signalqualität (Knoten 214) aus und erlaubt nur PPG-Datenprobensegmenten (212) mit guter Signalqualität um die nächste Stufe zur AFib-Vorhersage zu bewegen. Da nur PPG-Datenprobensegmente mit guter Qualität bei der AFib-Vorhersage verwendet werden ist das AFib-Erfassungssystem (200) in der Lage eine stabile und zuverlässige AFib-Vorhersage zu machen.The AFib acquisition system ( 200 ) contains the quality assessment network ( 110 ) receiving the processed PPG data sample segments and the corresponding motion significance measurement. The quality assessment network ( 210 ) evaluates the processed biosignal data sample segments with the motion significance measurement using a first depth learning model that was previously trained based on a set of quality levels and one or more sets of quality training data. In operation, the quality assessment network ( 210 ) identifies as output a signal quality indicator in which the signal quality indicator identifies each processed biosignal data sample segment as having "good signal quality" or "poor signal quality". In practice, the quality processing network ( 210 ) PPG data sample segments with poor signal quality (node 214 ) and allows only PPG data sample segments ( 212 ) with good signal quality to move to the next level for AFib prediction. Since only good quality PPG data sample segments are used in AFib prediction, the AFib acquisition system ( 200 ) able to make a stable and reliable AFib prediction.

Eine hervorstechende Eigenschaft des Qualitätsbewertungsnetzwerks (210) ist die Verwendung der Bewegungssignifikanzmessung (Knoten 208) bei der Beurteilung der Signalqualität der PPG-Datenproben. Die Bewegungsdatenproben werden nicht nur verwendet um einen Schwellwert für gute und schlechte Signalqualität zu setzen. Viel mehr werden die Bewegungsdaten in Verbindung mit der Morphologie der PPG-Datenproben verwendet und auf das erste Tiefenlernmodell angewandt um die Qualität der PPG-Datenproben zu klassifizieren. Beispielsweise kann in einigen Fällen selbst wenn die Bewegung heftig ist die Signalqualität trotzdem gut sein. Alternativ dazu kann in einigen Fällen selbst wenn die Bewegung moderat ist die Signalqualität schlecht sein. Das erste Tiefenlernmodell klassifiziert die Qualität der PPG-Datenproben im Hinblick auf die Bewegungsdaten um aussagekräftige Qualitätsbewertungsergebnisse bereit zu stellen. Die Struktur des Qualitätsbewertungsnetzwerks (210) wird weiter unten im Detail beschrieben.A salient feature of the quality assessment network ( 210 ) is the use of motion significance measurement (node 208 ) in assessing the signal quality of the PPG data samples. The motion data samples are not only used to set a good and bad signal quality threshold. Much more, the motion data is used in conjunction with the morphology of the PPG data samples and applied to the first depth learning model to classify the quality of the PPG data samples. For example, in some cases, even if the motion is fierce, the signal quality can still be good. Alternatively, in some cases, even if the movement is moderate, the signal quality may be poor. The first deep learning model classifies the quality of the PPG data samples in terms of motion data to provide meaningful quality assessment results. The structure of the quality assessment network ( 210 ) will be described in detail later.

Das AFib-Erfassungssystem (200) enthält das AFib-Vorhersagenetzwerk (220), das die verarbeiteten PPG-Datenprobensegmente, die von dem Qualitätsbewertungsnetzwerk (210) bereitgestellt werden empfängt. Das heißt, dass AFib-Vorhersagenetzwerk (220) empfängt nur verarbeitete PPG-Datenprobensegmente die mit guter Signalqualität bewertet wurden. Das AFib-Vorhersagenetzwerk (220) bewertet die verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente unter Verwendung eines zweiten Tiefenlernmodells das vorher basierend auf AFib-Anmerkungen und einem oder mehrerer Sätze an AFib-Erfassungstrainingsdaten trainiert wurde. Das AFib-Vorhersagenetzwerk (220) ist konfiguriert um ein Vorhersageergebnis (Knoten 222) zu erzeugen, das die Wahrscheinlichkeit, dass ein arterielles Flimmern in einem gegebenen Segment der Biosignaldatenproben vorhanden ist anzeigt. In Antwort darauf, dass AFib in einem speziellen Segment der Biosignaldatenproben vorhanden ist, sendet das AFib-Erfassungssystem (200) eine Mitteilung an den Benutzer. Beispielsweise kann die Mitteilung über eine Anwendung auf einer mobilen Vorrichtung und/oder der tragbaren Vorrichtung gesendet werden.The AFib acquisition system ( 200 ) contains the AFib forecasting network ( 220 ) that contains the processed PPG data sample segments that have been evaluated by the quality assessment network ( 210 ). That is, the AFib predictive network ( 220 ) receives only processed PPG data sample segments that have been evaluated with good signal quality. The AFib forecasting network ( 220 ) evaluates the processed biosignal data sample segments using a second depth learning model that was previously trained based on AFib annotations and one or more sets of AFib acquisition training data. The AFib forecasting network ( 220 ) is configured by a prediction result (node 222 ), which indicates the likelihood that arterial flicker will be present in a given segment of biosignal data samples. In response to AFib being present in a particular segment of biosignal data samples, the AFib acquisition system ( 200 ) a message to the user. For example, the message may be sent via an application on a mobile device and / or the portable device.

In einer alternativen Ausführungsform empfängt das AFib-Vorhersagenetzwerk (220) auch die Bewegungssignifikanzmessung und das PPG-Datenprobensegment in guter Qualität, zusammen mit der entsprechenden Bewegungssignifikanzmessung wird dann unter Verwendung des zweiten Tiefenlernmodells beurteilt.In an alternative embodiment, the AFib predictive network ( 220 ), the motion significance measurement and the PPG data sample segment in good quality, together with the corresponding motion significance measurement, is then assessed using the second depth learning model.

In einer Ausführungsform ist das erste Tiefenlernmodell in dem Qualitätsbeurteilungsnetzwerk (210) als multimodales neurales Netzwerk mit drei Konvolutionalschichten mit max-pooling, batch-Normalisierung und gleichgerichteter Lineareinheit als Aktivierungsfunktion gefolgt von einer voll-verbundenen Schicht und einer Ausgabeschicht, implementiert, wobei die Ausgabe der Konvolutionalschichten geglättet ist und mit der Bewegungssignifikanzmessung für dieses verarbeitete Biosignaldatenprobensegment verbunden ist und in die voll-verbundene Schicht transportiert wird.In one embodiment, the first depth learning model is in the quality assessment network ( 210 ) as a multi-modal neural network having three convolutional layers with max-pooling, batch normalization and rectified linear unit as activation function followed by a fully-connected layer and an output layer, wherein the output of the convolutional layers is smoothed and processed with the motion-significance measurement Biosignal data sample segment is linked and transported into the fully-bonded layer.

In einer anderen Ausführungsform ist das zweite Tiefenlernmodell in dem AFib-Vorhersagenetzwerk (229) als Hybridmodell eines konvolutionalneuronalen Netzwerks (CNN) und eines recurrenten neuronalen Netzwerks (RNN) implementiert, wobei jedes Segment der verarbeiteten Biosignaldatenproben aufgeteilt ist in eine Vielzahl an Untersegmenten bei dem jedes Untersegment in zeitlicher Reihenfolge in versperrte recurrente Einheiten transportiert wird.In another embodiment, the second depth learning model is in the AFib predictive network ( 229 ) is implemented as a hybrid model of a convolutional neural network (CNN) and a recurrent neural network (RNN), wherein each segment of the processed biosignal data samples is divided into a plurality of sub-segments in which each sub-segment is transported in timed order into locked recurrent units.

4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur AFib-Erfassung in einer nutzer-tragbaren Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren (300) in einem Prozessor einer tragbaren Vorrichtung, wie beispielsweise dem Prozessor (130) der nutzer-tragbaren Vorrichtung in den 1 und 2 implementiert sein. Bezug nehmend auf 4 beginnt das Verfahren (300) mit dem Empfangen eines Signalkanals von Biosignaldatenproben eines ersten Sensors, der in der nutzer-tragbaren Vorrichtung (302) implementiert ist. Beispielsweise können die Biosignaldatenproben PPG-Datenproben sein. Das Verfahren (300) empfängt auch einen einzelnen Kanal von Bewegungsdatenproben von einem zweiten Sensor, der in der nutzer-tragbaren Vorrichtung (302) implementiert ist. Beispielsweise können die Bewegungsdatenproben Beschleunigungsmesserdatenproben sein. In der vorliegenden Ausführungsform empfängt das Verfahren (300) Rohdatenproben, das heißt Datenproben die nicht prozessiert oder nur minimal verarbeitet sind. 4 FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of AFib detection in a user-portable device according to embodiments of the present invention. FIG. In some embodiments, the method ( 300 ) in a processor of a portable device, such as the processor ( 130 ) of the user-portable device in the 1 and 2 be implemented. Referring to 4 begins the procedure ( 300 ) receiving a signal channel of biosignal data samples of a first sensor used in the user-portable device ( 302 ) is implemented. For example, the biosignal data samples may be PPG data samples. The procedure ( 300 ) also receives a single channel of motion data samples from a second sensor included in the user-portable device (FIG. 302 ) is implemented. For example, the motion data samples may be accelerometer data samples. In the present embodiment, the method receives ( 300 ) Raw data samples, ie data samples that are not processed or only minimally processed.

Bei 304 führt das Verfahren (300) eine Grundliniensignalniveauentfernung an Segmenten der Biosignaldatenproben durch, um verarbeitete Biosignaldatenprobensegmente bereitzustellen. Bei 306 klassifiziert das Verfahren (300) einen Bewegungsgrad, der mit jedem Segment der Biosignaldatenproben assoziiert ist unter Verwendung der Bewegungsdatenproben, die gleichzeitig mit den Biosignaldatenproben erfasst wurden. In einer Ausführungsform wir der Grad der Bewegung in einem ersten Bewegungsindikator klassifiziert, der eine moderate Bewegung bezeichnet und in einem zweiten Bewegungsindikator, der eine heftige Bewegung bezeichnet. In einer Ausführungsform klassifiziert das Verfahren (300) den Grad der Bewegung der mit jedem Segment der Biosignaldatenproben assoziiert ist basierend auf einem Durchschnitt der Größen in drei Achsen des Bewegungssignals das Beschleunigungsmesser erfasst wurde.at 304 performs the procedure ( 300 ) performs baseline signal level removal on segments of the biosignal data samples to provide processed biosignal data sample segments. at 306 classifies the procedure ( 300 ) a degree of motion associated with each segment of the biosignal data samples using the motion data samples acquired simultaneously with the biosignal data samples. In one embodiment, the degree of movement is classified into a first movement indicator, which indicates a moderate movement, and a second movement indicator, which indicates a violent movement. In one embodiment, the method classifies ( 300 ) the degree of movement associated with each segment of the biosignal data samples has been detected based on an average of the magnitudes in three axes of the motion signal of the accelerometer.

Das Verfahren (300) geht bei 308 weiter, wobei die verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente und die entsprechenden Bewegungsindikatoren für die entsprechenden Segmente einem Qualitätsbewertungsnetzwerk bereitgestellt werden, welches ein erstes Tiefenlernmodell implementiert welches vorher basierend auf einem Satz an Qualitätskennzeichnungen und einem oder mehrerer Sätze an Qualitätstrainingsdaten trainiert wurde. Bei 310 erzeugt das Verfahren 300 einen Signalqualitätsindikator, der jedes verarbeitete Biosignaldatenprobensegment mit guter Signalqualität oder schlechter Signalqualität identifiziert. Biosignaldatenprobensegmente schlechter Qualität werden aussortiert (312).The procedure ( 300 ) goes with it 308 wherein the processed biosignal data sample segments and corresponding motion indicators for the respective segments are provided to a quality assessment network that implements a first depth learning model that was previously trained based on a set of quality labels and one or more sets of quality training data. at 310 generates the procedure 300 a signal quality indicator that identifies each processed biosignal data sample segment with good signal quality or poor signal quality. Biosignal data sample segments of poor quality are sorted out ( 312 ).

Das Verfahren (300) geht bei Schritt 314 weiter, bei dem verarbeitete Biosignaldatenprobensegmente mit zugehörigem Signalqualitätsindikator, der die gute Signalqualität anzeigt einem AFib-Vorhersagenetzwerk bereitgestellt, welches ein zweites Tiefenlernmodell implementiert, welche vorher basierend auf AFib-Anmerkungen und einem oder mehrerer Sätze AFib-Erfassungstrainingsdaten trainiert wurde. Bei Schritt 316 erzeugt das Verfahren (300) ein Vorhersageergebnis, welches eine Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass arterielles Flimmern in einem gegebenen Segment der Biosignaldatenproben vorhanden ist. In einigen Ausführungsformen sendet das AFib-Erfassungsverfahren (300) in Antwort auf das Erfassen, dass ein AFib vorhanden ist einen Hinweis an den Benutzer. Beispielsweise kann der Hinweis über eine Anwendung auf einer Mobilvorrichtung und/oder der tragbaren Vorrichtung versandt werden.The procedure ( 300 ) goes to step 314 in which processed biosignal data sample segments with associated signal quality indicator indicative of good signal quality are provided to an AFib predictive network implementing a second depth learning model previously trained based on AFib annotations and one or more AFib acquisition training data sets. At step 316 generates the procedure ( 300 ) a prediction result indicating a probability that arterial flicker is present in a given segment of biosignal data samples. In some embodiments, the AFib detection method ( 300 ) in response to detecting that an AFib is present an indication to the user. For example, the indication may be sent via an application on a mobile device and / or the portable device.

In einer weiteren Ausführungsform stellt das Verfahren(300) das verarbeitete Biosignaldatenprobensegment mit zugehörigem Signalqualitätsindikator, der eine gute Signalqualität anzeigt und die zugehörigen Bewegungsindikatoren für die entsprechenden Segmente dem zweiten Tiefenlernmodell bereit.In a further embodiment, the method ( 300 ) the processed biosignal data sample segment with associated signal quality indicator indicating good signal quality and the associated motion indicators for the corresponding segments are available to the second depth learning model.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wendet das Qualitätsbewertungsnetzwerk oder Modul das erste Tiefenlernmodell an, um die PPG-Datenproben zu bewerten und um ein gutes oder schlechtes Signalqualitätsniveau zu ermitteln. Das erste Tiefenlernmodell wurde vorher basierend auf einem Satz an Qualitätskennzeichnungen trainiert. In einem Beispiel wird ein Satz an PPG-Daten gesammelt, und die Signalqualität der gesammelten PPG-Daten wird von einem menschlichen Experten bewertet und ein Qualitätsindex von 1 (niedrigste Qualität) bis 10 (höchste Qualität) kann jedem Segment als Qualitätsniveau zugeordnet werden. Beispielsweise kann die Qualität des Signals basierend auf der Morphologie, Periodizität, dem Vorhandensein eines dicrotischen Einschnitts und der Konsistenz der Schläge. 5 zeigt Beispiele verschiedener PPG-Datenprobensegmente die mit verschiedenen Qualitätswerten als Qualitätsniveaus gekennzeichnet sind. Bezug nehmend auf 5 sind Signalsegmente aus der linken Spalte als nicht-AFib gekennzeichnet und solche aus der rechten Spalte sind gekennzeichnet als AFib. Wenn die Qualität des Signals gering ist, ist es unmöglich AFib-Signale von nicht-AFib-Signalen zu unterscheiden.In some embodiments of the present invention, the quality assessment network or module applies the first depth learning model to evaluate the PPG data samples and to determine a good or poor signal quality level. The first deep learning model was previously trained based on a set of quality markings. In one example, a set of PPG data is collected, and the signal quality of the collected PPG data is evaluated by a human expert, and a quality index from 1 (lowest quality) to 10 (highest quality) can be assigned to each segment as a quality level. For example, the quality of the signal may be based on the morphology, periodicity, presence of a dicrotic incision, and the consistency of the beats. 5 shows examples of different PPG data sample segments labeled with different quality values as quality levels. Referring to 5 signal segments from the left column are marked as non-AFib and those from the right column are labeled AFib. If the quality of Signal is low, it is impossible to distinguish AFib signals from non-AFib signals.

Der hier verwendete Ausdruck „Tiefenlernmodell“ bezieht sich auf die Klassifikation von Modellen die ausgedehnte Trainingszeiten für akkuratere Klassifikationen benötigen. In der Praxis wird das Trainieren eines Klassifikationsmodells auf Hochleistungscomputern durchgeführt, und das trainierte Modell wird dann auf die Vorrichtung übertragen auf der dann Rückschlüsse unter Verwendung des Modells durchgeführt werden. In einigen Ausführungsformen können tiefengreifende-lern-neuronale Netzwerke wie hier verwendet als Tiefenlernmodell bezeichnet werden. Es können jedoch auch andere Maschinenlern- und/oder Klassifizierungstechniken verwendet werden um ein Tiefenlernmodell zu erzeugen. Kurz ausgedrückt beziehen sich Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf die AFib-Erkennung oder Ereignisvorhersage unter Verwendung eines Maschinenlernens, das basierend auf Expertenbeitrag schrittweise verbessert wird. In wenigstens einer der verschiedenen Ausführungsformen werden Daten für ein Tiefenlernmodell bereitgestellt welches unter Verwendung einer Vielzahl an Klassifizierern (Indexe, Label oder Anmerkungen) und einem oder mehrerer Sätze an Trainingsdaten und/oder Testdaten trainiert wurde.The term "deep learning model" as used herein refers to the classification of models that require extended training times for more accurate classifications. In practice, the training of a classification model is performed on high performance computers and the trained model is then transferred to the device where conclusions are then made using the model. In some embodiments, deep learning neuronal networks, as used herein, may be referred to as a deep learning model. However, other machine learning and / or classification techniques may be used to generate a depth learning model. Briefly, embodiments of the present invention relate to AFib detection or event prediction using machine learning that is progressively improved based on expert contribution. In at least one of the various embodiments, data is provided for a depth learning model that has been trained using a plurality of classifiers (indexes, labels or annotations) and one or more sets of training data and / or test data.

Der detaillierte Aufbau eines AFib-Erfassungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform unter Verwendung eines PPG-Sensors als biophysiologischem Sensor beschrieben. Die unten beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich beispielhaft und sollen nicht beschränkend ausgelegt werden.The detailed construction of an AFib detection system according to the present invention will now be described with reference to an embodiment using a PPG sensor as a biophysiological sensor. The embodiments described below are merely exemplary and should not be construed as limiting.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform werden PPG-Daten von 19 Patienten mit 1443 PPG-Segmenten durch eine tragbare Vorrichtung erfasst. Jedes PPG-Segment enthält 30 Sekunden an Daten mit einer Abtastrate von 100 Hertz und damit 3000 Abtastungen pro Segment. Zusätzlich weist jedes PPG-Segment Beschleunigungswerte auf, die gleichzeitig bei 100 Hertz aufgezeichnet wurden. Aus all den PPG-Proben, haben 1101 von ihnen AFib und 342 haben andere Rhythmen. Außerdem wird ein Qualitätsindex im Bereich von 1 (niedrigste Qualität) bis 10 (höchste Qualität) manuell von menschlichen Experten notiert und mit jeder PPG-Probe bereitgestellt. Die Qualität des Signals kann basieren auf Faktoren wie Periodizität, Vorhandensein einer decrotischen Einkerbung und der Konsistenz der Schläge bewertet werden. 5 zeigt beispielhafte Wellenformen der PPG-Signale. ECG-Proben werden ebenso erfasst und mit dem Vorhandensein AFib-Folge gekennzeichnet. Solche Kennzeichnungen werden als Grundrichtigkeit für AFib verwendet.According to an exemplary embodiment, PPG data of 19 Patients with 1443 PPG segments captured by a portable device. Each PPG segment contains 30 seconds of data at a sample rate of 100 Hertz and so 3000 Samples per segment. In addition, each PPG segment has acceleration values that are concurrent with 100 Hertz were recorded. Out of all the PPG samples, have 1101 from them AFib and 342 have different rhythms. In addition, a quality index in the range of 1 (lowest quality) to 10 (highest quality) manually noted by human experts and provided with each PPG sample. The quality of the signal can be evaluated based on factors such as periodicity, presence of a decrotic indentation and the consistency of the beats. 5 shows exemplary waveforms of the PPG signals. ECG samples are also detected and labeled with the presence AFib sequence. Such labels are used as the basic correctness for AFib.

Datenverarbeitungdata processing

In einer Ausführungsform wendet das AFib-Erfassungssystem Elementarwellenzerlegung mit acht Niveaus und Daubechies-Elementarwellen auf jedes Segment der PPG an und der Annäherungskanal wird in der Elementarwellenrekonstruktion entfernt um die Grundlinie zu entfernen. Ein Satz an Bewegungssignifikanzmessungen wird für jedes Segments basierend auf der entsprechenden Größe des Beschleunigungsmesssignals berechnet um den Grad der Bewegung während des Aufzeichnens des PPG-Signals zu erfassen. Beispielsweise können die Bewegungssignifikanzmessungen als Durchschnitt der Größen in drei Achsen gerechnet werden:

  • A c c = x 2 + y 2 + y z 2
    Figure DE102018117484A1_0001
    des Beschleunigungsmesssignals. Insbesondere enthält jedes Bewegungssegment Ergebnisse in zwei Bewegungsindikatoren - gemäßigte Bewegung und starke Bewegung - die durch Schwellwertbestimmung des Teils der Standartabweichungen eines Halb-Sekundenfensters über ein 30-Sekunden-PGG-Segment berechnet werden. Die Schwellwerte können vorab bestimmt werden. Außerdem kopiert das AFib-Erkennungssystem die Signalsegmente mit Qualitätsindex größer als 6 in gute Qualitätssegmente (gekennzeichnet als 0) und den Rest als schlechte Qualitätssegmente (gekennzeichnet als 1) wodurch sich beispielsweise 716 gute Qualitätssegmente und 727 schlechte Qualitätssegmente ergeben.
In one embodiment, the AFib detection system applies eight level elementary wave decomposition and Daubechies elementary waves to each segment of the PPG, and the approximation channel is removed in the elementary wave reconstruction to remove the baseline. A set of motion significance measurements is calculated for each segment based on the corresponding magnitude of the acceleration measurement signal to detect the degree of motion during the recording of the PPG signal. For example, the motion significance measurements can be calculated as an average of the magnitudes in three axes:
  • A c c = x 2 + y 2 + y z 2
    Figure DE102018117484A1_0001
    of the acceleration measurement signal. In particular, each motion segment contains results in two motion indicators - moderate motion and strong motion - which are calculated by thresholding the portion of the standard deviations of a half-second window over a 30 second PGG segment. The thresholds can be determined in advance. In addition, the AFib recognition system copies the signal segments with quality index greater than 6 into good quality segments (marked as 0 ) and the rest as bad quality segments (marked as 1 ) which, for example, causes 716 good quality segments and 727 result in poor quality segments.

6 zeigt beispielhafte Wellenformen einer Bewegungssignifikanzmessung an einem 30-Sekundensegment eines PPG-Signals. Die linke Wellenform stellt ein rohes Beschleunigungsmesssignal dar. Die rechte Wellenform zeigt 0,5 Sekundenfenster mit starker Bewegung (402) und gemäßigter Bewegung (404). Die Einteilung der Fenster in starke und gemäßigte Bewegung (oben dargestellt) wird wie oben beschrieben als Bewegungssignifikanzmessung verwendet. 6 FIG. 12 shows exemplary waveforms of a motion-significance measurement on a 30-second segment of a PPG signal. FIG. The left waveform represents a raw acceleration signal. The right waveform shows 0.5 second window with high motion ( 402 ) and moderate movement ( 404 ). The division of the windows into strong and moderate motion (shown above) is used as a motion significance measurement as described above.

QualitätsbewertungsnetzwerkQuality Evaluation Network

7 zeigt die Architektur des Qualitätsbewertungsnetzwerks in einigen Ausführungsformen. Bezug nehmend auf 7 enthält das Qualitätsbewertungsnetzwerk ein multimodales neuronales Netzwerk, das entworfen ist um zwei Eingaben zu akzeptieren, nämlich das vorverarbeitete PPG-Signal mit einer Länge von 30 Sekunden und die oben erwähnte starke Bewegungsmessung, und sagt eine Wahrscheinlichkeit voraus ob ein Signal gute Qualität aufweist oder nicht. Die Bewegungsvariable wird in der letzten Stufe zusammen mit den gelernten Eigenschaften des PPG der konvolutionalen Schichten eingebracht. Das Modell wird durch oben beschriebene lineare gute/schlechte Qualitätsniveaus trainiert. 7 shows the architecture of the quality assessment network in some embodiments. Referring to 7 For example, the quality assessment network includes a multi-modal neural network designed to accept two inputs, the 30 second preprocessed PPG signal and the aforementioned strong motion measurement, and predicts a probability of whether or not a signal is of good quality. The motion variable is introduced in the last step together with the learned properties of the PPG of the convolutional layers. The model is trained by linear good / bad quality levels described above.

Das in 7 dargestellte Qualitätsbewertungsnetzwerk besteht aus 3 konvolutionalen Schichten mit max-pooling, batch-Normalisierung und gleichgerichteter linearer Einheit (ReLu) als Aktivierungsfunktion, gefolgt von einer voll-verbundenen Schicht und einer Ausgabeschicht. Es gibt 8, 8 und 4 Filter mit Größen von 32, 8 und 2 entlang der temporalen Dimension in der ersten, zweiten und dritten Schicht. Die Pooling-Größen der 1D max Pooling-Schichten sind entsprechend 12, 8 und 2. Die Proben sind nicht für Filter aufgefüllt. Die Ausgabe der konvolutionalen Schichten ist geglättet und mit der Bewegungssignifikanzmessung für dieses Signal verbunden und wird in eine voll-verbundene Schicht mit ReLU-Aktivierung zugestellt, gefolgt von der Ausgabeschicht mit einer Sigmoid-Aktivierungsfunktion, die die Wahrscheinlichkeit des Segments mit schlechter Qualität ausgibt. This in 7 shown quality assessment network consists of 3 convolutional layers with max-pooling, batch normalization and rectified linear unit (ReLu) as the activation function, followed by a fully connected layer and an output layer. There are 8th . 8th and 4 Filters with sizes of 32 . 8th and 2 along the temporal dimension in the first, second and third layers. The pooling sizes of the 1D max pooling layers are appropriate 12 . 8th and 2 , The samples are not filled for filters. The output of the convolutional layers is smoothed and associated with the motion significance measurement for that signal and is delivered to a fully connected layer with ReLU activation, followed by the output layer with a sigmoid activation function that outputs the probability of the poor quality segment.

Das Modell ist reguliert um eine Überanpassung mir L2-Beschränkung, die auf die Gewichtung aller konvolutionalen Filter angewandt wird und um eine Drop-Out-Regulation auf die voll-verbundene Schicht zu vermeiden. Der Parameter für die L2-Beschränkung ist 0,05 und die Rate für Drop-Out ist 50 %. Die Gesamtanzahl an Parametern dieses Modells ist 2,529.The model is adjusted for an L2 constraint override applied to the weighting of all convolutional filters and to avoid drop-out regulation on the fully connected layer. The parameter for the L2 constraint is 0.05 and the rate for drop-out is 50%. The total number of parameters of this model is 2.529.

AFib-VorhersagenetzwerkAFib Forecast Network

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält das AFib-Vorhersagenetzwerk ein zweites neuronales Netzwerk, das das vorverarbeitete PPG-Signal das von dem Qualitätsbewertungsnetzwerk als gutes Signal vorhergesagt wurde, akzeptiert. Das Modell wird mit AFib-Kennzeichnung auf das entsprechende 30-Sekunden-ECG-Signal als Grundrichtigkeitsziele gemäß einer Ausführungsform trainiert. Um effektiv beide lokale Strukturen an Wellenformen und ihren temporalen Fortschritt als Eigenschaften zur Vorhersage von AFib zu extrahieren, wir ein CRNN-Modell (Convolution Recurrent Hybrid Model) entwickelt welches ein Hybridmodell von CNN ist und ein recurrent-neurales Netzwerk (RNN) entwickelt. Das AFib-Vorhersagenetzwerk kann auch unter Verwendung eines CNN-Modells ohne wiederkehrende Strukturen als Grundlinie oder als Typen tiefer neuronaler Netzwerkarchitekturen implementiert sein.In some embodiments of the present invention, the AFib predictive network includes a second neural network that accepts the preprocessed PPG signal predicted by the quality assessment network as a good signal. The model is trained with AFib designation on the corresponding 30 second ECG signal as the basic accuracy objectives, according to one embodiment. To effectively extract both local waveform structures and their temporal progression as properties for predicting AFib, we developed a Convolution Recurrent Hybrid Model (CRNN) model, which is a hybrid model of CNN and develops a recurrent neural network (RNN). The AFib prediction network may also be implemented using a CNN model with no recurring structures as a baseline or as types of deep neural network architectures.

In einer Ausführungsform ist das CNN-Grundlinienmodell ein drei-Schicht-CNN, ähnlich dem Qualitätsbewertungsnetzwerk (siehe 6). Der Unterschied liegt in der Anzahl der Filter in jeder Konvolutionsschicht, wobei dieses Modell 32, 16 und 16 Filter enthält. Insbesondere werden mehr Filter benötigt um komplexe Wellenformenstrukturen zu extrahieren, die in den AFib-PPG-Segmenten invariant sind. Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform keine Bewegungsmessung als zweite Eingabe verbunden. Die Gesamtzahl an Paramenten dieses Modells ist 13, 121. In anderen Ausführungsformen kann die Bewegungsmessung als zweite Eingabe für das CNN-Grundlinienmodell verbunden sein.In one embodiment, the CNN baseline model is a three-layer CNN, similar to the Quality Assessment Network (see 6 ). The difference lies in the number of filters in each convolution layer, this model 32 . 16 and 16 Contains filter. In particular, more filters are needed to extract complex waveform structures that are invariant in the AFib PPG segments. In addition, in the present embodiment, no motion measurement is connected as a second input. The total number of paraments of this model is 13 . 121 , In other embodiments, the motion measurement may be linked as a second input to the CNN baseline model.

8 stellt die Architektur des AFib-Vorhersagenetzwerks unter Verwendung des CRNN-Modells in einigen Ausführungsformen dar. Bezugnehmend auf 8 enthält das CRNN-Modell eine RNN-Struktur mit Signalen aus aufeinander folgenden Zeitfenstern als Eingabe um die komplexen Zeitabhängigkeiten des PPG-Signals wie beispielsweise unregelmäßige Muster zwischen festen Zeitsegmenten besser modellieren zu können. In dem CRNN-Modell ist das 30-Sekundensegment der Datenproben in zehn 3-Sekunden-Fenstersegmente geteilt und jedes Segment wird in zeitlicher Reihenfolge in CNN-Eigenschaftextraktor GRU zählen eingegeben. 8th illustrates the architecture of the AFib predictive network using the CRNN model in some embodiments 8th The CRNN model includes an RNN structure with signals from consecutive time windows as input to better model the complex time dependencies of the PPG signal, such as irregular patterns between fixed time segments. In the CRNN model, the 30-second segment of the data samples is divided into ten 3-second window segments, and each segment is entered in chronological order into CNN Property Tractor GRU.

Um effizient Wellenformstrukturen aus jedem Zeitfenster zu extrahieren wird ein Eigenschaftextraktor der drei konvolutionale Schichten enthält auf jedes Fenster angewandt. Die Anzahl der Filter ist 32, 16 und 16 für die erste, zweite und dritte Schicht des CNN. Die Größe der Filter entlang der zeitlichen Dimensionen sind 32, 16 und 8 und die Größe der 1D max-pooling Schicht ist 4, 4 und 2 für jedes Niveau entsprechend. Die Proben sind für die Filter nicht aufgefüllt. Die Gewichtungen der Filter in dem CNN wird über alle zeitlichen Schritte geteilt, vorausgesetzt dass die Eigenschaften bezüglich der Wellenformstrukturen entlang der Zeitdimension invariant sind. Rectified Linear Units (ReLU) werden als Aktivierungsfunktion für alle konvolutionalen Schichten verwendet. Die extrahierten Wiedergaben von jedem Fenster werden dann in Gated Recurrent Untis (GRU) bei jedem zeitlichen Schritt (3 Sekunden) eingegeben. Die Größe einer versteckten Schicht in jeder GRU-zelle ist 16. Wie in 8 dargestellt ist ein Abbruch (50 %) auf die versteckte Schicht der wiederkehrenden Einheiten angewandt.To efficiently extract waveform structures from each time window, a property extractor containing three convolutional layers is applied to each window. The number of filters is 32 . 16 and 16 for the first, second and third layers of CNN. The size of the filters along the temporal dimensions are 32 . 16 and 8th and the size of the 1D max-pooling layer is 4 . 4 and 2 for each level accordingly. The samples are not filled up for the filters. The weights of the filters in the CNN are shared over all temporal steps, provided that the properties with respect to the waveform structures are invariant along the time dimension. Rectified Linear Units (ReLU) are used as the activation function for all convolutional layers. The extracted renderings from each window are then entered into Gated Recurrent Untis (GRU) at each temporal step (3 seconds). The size of a hidden layer in each GRU cell is 16 , As in 8th shown is a break (50%) applied to the hidden layer of recurring units.

Optimierungoptimization

Die Gewichtung von jedem Modell wurde durch einen Adam-Optimierer (Lernrate von 0,0005) über Rück-Propagierung, unter Verwendung binärer Kreuzentropie als Verlustfunktion optimiert. Um die unausgeglichenen Klassengrößen in den AFib-Erfassungsaufgaben zu adressieren, wird eine höhere Klassengewichtung den unterrepräsentierten Klassen (Segmente ohne AFib) von 0,7 und den anderen Klassen von 0,3 zugeordnet, wenn die AFib-Erfassungsmodelle trainiert werden. Die Modelle können mit mini-batches von 64 Proben trainiert werden. Das Training endet bei 150 Epochen oder jedes Mal wenn der Validierungsfehler für zehn aufeinander folgende Iterationen sich nicht mehr verbessert um ein Überanpassen (Overfitting) zu vermeiden.The weighting of each model was optimized by an Adam optimizer (learning rate of 0.0005) via backpropagation, using binary cross entropy as a loss function. To address the unbalanced class sizes in the AFib acquisition tasks, a higher class weight is assigned to the under-represented classes (segments without AFib) of 0.7 and the other classes of 0.3 when the AFib acquisition models are trained. The models can be equipped with mini-batches of 64 Rehearsals are trained. The training ends at 150 Epochs or each time the validation error for ten consecutive iterations does not improve anymore to avoid overfitting.

Qualitätsbewertungsergebnisse Quality rating results

Das aktuelle System kann eine Fünffach-Kreuzvalidierung verwenden um die Leistung des Tiefenlernmodells zu bewerten. Das vorliegende System kann eine mittlere Genauigkeit des Tests die in jeder Faltung (ACC) und einer gepoolten AUC setzen in dem vorhergesagte Wahrscheinlichkeiten des in jeder Faltung gesetzten Tests verwendet wird. Um die Effektivität des Modells zu demonstrieren kann ein einfaches regelbasiertes Grundlinienmodell verwendet werden, bei dem der Schwellwert von Bewegungsmessungen auf getrennte Signale für gute und schlechte Qualität gesetzt wird. Gemäß einer Ausführungsform testet das vorliegende System außerdem zwei alternative Modelle: Ein CNN-Modell ohne das Bewegungsmessungen als Eingangsgröße hinzugefügt werden und ein CNN-Modell, das sowohl ein Beschleunigungsmesserrohsignal und ein PPG-Signal verwendet. Die Auswertungen werden im Vergleich zu menschlicher Bewertung als Grundwahrheit getestet. Das Tiefenlernmodell zur Qualitätsbestimmung wie es hier verwendet wird hat eine viel höhere Genauigkeit und AUC als das Grundlinienmodell das AUC von 95,21% erreicht.The current system can use a five-fold cross validation to evaluate the performance of the deep learning model. The present system may use an average accuracy of the test set in each convolution (ACC) and a pooled AUC in the predicted probabilities of the test set in each convolution. To demonstrate the effectiveness of the model, a simple rule-based baseline model can be used in which the threshold of motion measurements is set to separate good and bad quality signals. In one embodiment, the present system also tests two alternative models: a CNN model without adding motion measurements as input, and a CNN model using both a raw accelerometer signal and a PPG signal. The evaluations are tested as basic truth compared to human assessment. The depth learning model for quality determination as used here has a much higher accuracy and AUC than the baseline model achieves the AUC of 95.21%.

AFib-ErfassungsergebnisseAFib detection results

Um das AFib-Erfassungssystem unabhängig zu bewerten, werden alle Signale die mit guter Qualität gekennzeichnet sind (mit einem Qualitätswert > 6) verwendet um die AFib-Vorhersagemodelle zu trainieren und zu validieren. Die sich so ergebenden Signalproben werden durch AFib-Proben dominiert. Um stabilere Modelle zu trainieren wird eine höhere Gewichtung für die unterrepräsentierten Klassen in Verlustfunktionen der Modelle angewandt.In order to independently evaluate the AFib acquisition system, all signals marked with good quality (with a quality value> 6) will be used to train and validate the AFib prediction models. The resulting signal samples are dominated by AFib samples. To train more stable models, a higher weighting is applied to the under-represented classes in loss functions of the models.

Es wurden zwei Modelle getestet inklusive der oben genannten zwei Architekturen CNN und CRNN. Beide Modelle haben eine Genauigkeit größer als 97 % und AUC größer als 99 %. Das Hybrid-Modell erreichte überall die beste Leistung, was beweist, dass das Modellieren der Zeitabhängigkeitsinformation hilfreich ist um AFib vorherzusagen. Das Ergebnis zeigt das eine relativ kleine Netzwerkstruktur mit einer Parameterzahl im Bereich von 10.000 eine sehr hohe Leistung erreichen kann.Two models were tested including the above two architectures CNN and CRNN. Both models have an accuracy greater than 97% and AUC greater than 99%. The hybrid model achieved the best performance everywhere, proving that modeling the time-dependency information is helpful in predicting AFib. The result shows that a relatively small network structure with a number of parameters in the range of 10,000 can achieve very high performance.

In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigte das Tiefenlern-AFib-Erfassungssystem unter Verwendung eines PPG-Signals eine sehr hohe Leistung, bei einem Minimum an manueller Merkmalsentwicklung (feature engeneering) durch das Trainieren eines Qualitätsbewertungsnetzwerks ist das System in der Lage schlechte Signale richtig auszufiltern und stellt dadurch eine solide Vorhersage durch den AFib-Erfassungsalgorhythmus sicher. Dies ist besonders effektiv wenn die Signale von einer tragbaren Vorrichtung kommen und großer Qualitätsschwankung unterliegen. Selbst ein kleines konvolutionales Netzwerk kann daher AFib mit großer Genauigkeit vorhersagen.In embodiments of the present invention, the depth learning AFib acquisition system using a PPG signal exhibited very high performance, with a minimum of feature narrowing by training a quality assessment network, the system is able to properly filter and provide bad signals thereby ensuring a solid prediction through the AFib detection algorithm. This is particularly effective when the signals come from a portable device and are subject to high quality variation. Even a small convolutional network can therefore predict AFib with great accuracy.

Aspekte dieser Offenbarung sind unter Bezugnahme auf Flussdiagrammdarstellungen oder Blockdiagramme beschrieben, in denen jeder Block oder jede Kombination an Blöcken durch Computerprogrammbefehle implementiert sein kann. Die Befehle können einem Prozessor oder einem Allgemeinanwendungscomputer, Spezialanwendungscomputer oder anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtungen um eine Maschine zu bilden oder einen Herstellungsartikel, bereitgestellt werden, und im Falle der Ausführung durch den Prozessor können die Befehle Mittel zum Implementieren der Funktionen, Handlungen oder Ereignisse die in jedem Block oder Kombination an Blöcken in den Diagrammen spezifiziert sind erzeugen.Aspects of this disclosure are described with reference to flowchart illustrations or block diagrams in which each block or combination of blocks may be implemented by computer program instructions. The instructions may be provided to a processor or general purpose computer, special purpose computer or other programmable computing device to form a machine or an article of manufacture, and in the case of execution by the processor, the instructions may include means for implementing the functions, acts or events contained in each block or combination at blocks specified in the diagrams are generated.

In diesem Zusammenhang entspricht jeder Block in dem Flussdiagramm oder Blockdiagramm einem Modul, Segment oder einem Teil eines Codes der eine oder mehrere ausführbare Befehle zum Implementieren der spezifizierten logischen Funktionen enthält. Es wird angemerkt dass in einigen alternativen Implementierungen die Funktionalität die einem Block zugeordnet ist auch in anderer Reihenfolge als in den Figuren dargestellt vorkommen kann. Beispielsweise falls zwei Blöcke nacheinander dargestellt sind können diese tatsächlich auch im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder Blöcke können in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden.In this regard, each block in the flowchart or block diagram corresponds to a module, segment or portion of a code that contains one or more executable instructions for implementing the specified logical functions. It should be noted that in some alternative implementations the functionality associated with a block may also occur in a different order than shown in the figures. For example, if two blocks are shown in succession, they may in fact be executed substantially simultaneously, or blocks may be executed in reverse order.

Ein Fachmann wird erkennen, dass Aspekte dieser Offenbarung als Vorrichtung, System, Verfahre oder Computerprogramm ausgeführt werden können. Entsprechende Aspekte dieser Offenbarung die im Allgemeinen als Schaltkreise, Module, Komponenten oder Systeme bezeichnet werden können in Hardware, in Software (inklusive Firmware, resident Software, Micro-Code, usw.), oder in Kombination aus Software und Hardware, inklusive Computerprogrammprodukten, die auf einem Computer-lesbarem Medium mit Computer-lesbarem Programmcode drauf ausgeführt sind.One skilled in the art will recognize that aspects of this disclosure may be embodied as a device, system, method, or computer program. Corresponding aspects of this disclosure, which may generally be referred to as circuits, modules, components or systems, in hardware, in software (including firmware, resident software, microcode, etc.), or in combination of software and hardware, including computer program products on a computer-readable medium with computer-readable program code running on it.

Die oben dargestellte detaillierte Beschreibung wurde bereitgestellt um spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darzustellen und soll nicht beschränkend sein. Verschiedene Modifikationen und Variationen im Umfang der vorliegenden Erfindung sind möglich. Die vorliegende Erfindung ist durch die beiliegenden Patentansprüche definiert.The detailed description presented above has been provided to illustrate specific embodiments of the present invention and is not intended to be limiting. Various modifications and variations are possible within the scope of the present invention. The present invention is defined by the appended claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 62581569 [0001]US 62581569 [0001]

Claims (28)

Vorrichtung umfassend: ein Sensormodul mit einem ersten Sensor konfiguriert um ein biologisches Signal zu messen und einem zweiten Sensor konfiguriert um ein Bewegungssignal zu messen, wobei das Sensormodul Biosignaldatenproben und Bewegungssignaldatenproben als Ausgabe bereit stellt; ein Datenverarbeitungsmodul konfiguriert um Segmente der Biosignaldatenproben zu verarbeiten, wobei jedes Segment Biosignaldatenproben enthält die über eine vorher festgelegte Zeitspanne erfasst wurden, das Datenverarbeitungsmodul konfiguriert ist um eine Signalgrundlinie von jedem Segment der Biosignaldatenproben abzuziehen und um verarbeitete Biosignaldatenproben zu erzeugen; und das Datenverarbeitungsmodul außerdem konfiguriert ist um eine Bewegungssignifikanzmessung für jedes Segment der Biosignaldatenproben unter Verwendung der Bewegungsdatenproben die gleichzeitig mit den Biosignaldatenproben erfasst wurden zu erzeugen, wobei die Bewegungssignifikanzmessung ein Beispiel für einen Bewegungsgrad während des Erfassens des entsprechenden Segments der Biosignaldatenproben ist; ein Qualitätsbewertungsmodul konfiguriert um einen Signalqualitätsindikator basierend auf den verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmenten und der Bewegungssignifikanzmessung unter Verwendung eines ersten Tiefenlernmodells zu erzeugen; und ein Ereignisvorhersagemodul konfiguriert um ein Ereignisvorhersageergebnis basierend auf den verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmenten verknüpft mit einem gewünschten Signalqualitätsindikator unter Verwendung eines zweiten Tiefenlernmodells zu erzeugen. Device comprising: a sensor module having a first sensor configured to measure a biological signal and a second sensor configured to measure a motion signal, the sensor module providing biosignal data samples and motion signal data samples as output; a data processing module configured to process segments of the biosignal data samples, each segment containing biosignal data samples acquired over a predetermined period of time; the data processing module is configured to subtract a baseline signal from each segment of the biosignal data samples and to generate processed biosignal data samples; and the data processing module is further configured to generate a motion significance measurement for each segment of the biosignal data samples using the motion data samples acquired simultaneously with the biosignal data samples, the motion significance measurement being an example of a degree of motion during detection of the corresponding segment of biosignal data samples; a quality assessment module configured to generate a signal quality indicator based on the processed biosignal data sample segments and the motion significance measurement using a first depth learning model; and an event prediction module configured to generate an event prediction result based on the processed biosignal data sample segments associated with a desired signal quality indicator using a second depth learning model. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das biologische Signal ein Cardio-bezogenes physiologisches Signal ist und das Bewegungssignal ein Inertialmesssignal enthält.Device after Claim 1 wherein the biological signal is a cardio-related physiological signal and the motion signal includes an inertial measurement signal. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bewegungssignifikanzmessung einen ersten Bewegungsindikator enthält der eine gemäßigte Bewegung anzeigt und einen zweiten Bewegungsindikator der eine starke Bewegung anzeigt.Device after Claim 1 wherein the motion significance measurement includes a first motion indicator indicating a moderate motion and a second motion indicator indicating a strong motion. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Nutzer-tragbare Vorrichtung enthält, der erste Sensor einen Photoplethysmography (PPG) Sensor und der zweite Sensor einen Beschleunigungsmesser enthält.Device after Claim 1 wherein the device includes a user-portable device, the first sensor includes a photoplethysmography (PPG) sensor, and the second sensor includes an accelerometer. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Biosignaldatenproben PPG Rohdatenproben und die Bewegungsdatenproben Beschleunigungsmesserrohdatenproben enthalten.Device after Claim 4 in which the biosignal data samples contain PPG raw data samples and the motion data samples comprise raw accelerometer data samples. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Datenverarbeitungsmodul konfiguriert ist um eine Bewegungssignifikanzmessung für jedes Segment der Bewegungsdatenproben basierend auf einem Durchschnitt der Stärken des Bewegungssignals in drei Achsen wie sie von dem Beschleunigungsmesser erfasst wurden zu erzeugen.Device after Claim 4 wherein the data processing module is configured to generate a motion significance measurement for each segment of the motion data samples based on an average of the magnitudes of the motion signal in three axes as detected by the accelerometer. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ereignisvorhersagemodul konfiguriert ist um die verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente mit der zugehörigen Bewegungssignifikanzmessung unter Verwendung des zweiten Tiefenlernmodells zu bewerten.Device after Claim 1 wherein the event prediction module is configured to score the processed biosignal data sample segments with the associated motion significance measurement using the second depth learning model. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Tiefenlernmodell ein Multimode neuronales Netzwerk mit drei konvolutionalen Schichten mit max-pooling, batch Normalisierung und einer gleichgerichteten Lineareinheit als Aktivierungsfunktion enthält, gefolgt von einer voll-verbundenen Schicht und einer Ausgabeschicht, wobei die Ausgabe der Konvolutionalschichten geglättet ist und verbunden ist mit der Bewegungssignifikanzmessung für das verarbeitete Biosignaldatenprobensegment und in die voll-verbundene Schicht eingegeben wird.Device after Claim 1 wherein the first depth learning model includes a multimode neural network having three convolutional layers with max-pooling, batch normalization and a rectified linear unit as the activation function, followed by a fully connected layer and an output layer, wherein the output of the convolutional layers is smoothed and connected to the motion significance measurement for the processed biosignal data sample segment and entered into the fully connected layer. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Tiefenlernmodell ein Hybridmodell eines konvolutionalen neuronalen Netzwerks (CNN) und eines rekurenten neuronalen Netzwerks (RNN) enthält, wobei jedes Segment der verarbeiteten Biosignaldatenproben in eine Vielzahl an Sub-Segmenten aufgeteilt ist, wobei jedes Sub-Segment in zeitlicher Reihenfolge in versperrte rekurente Einheiten eingegeben wird.Device after Claim 1 wherein the second depth learning model includes a hybrid model of a convolutional neural network (CNN) and a recurrent neural network (RNN), each segment of the processed biosignal data samples being divided into a plurality of sub-segments, each sub-segment being locked in temporal order recursive units is entered. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei in Antwort an das Ereignisvorhersageergebnis das eine große Wahrscheinlichkeit dafür anzeigt dass ein Ereignis in einem gegebenen Segment der Biosignaldatenproben vorhanden ist, die Vorrichtung einen Hinweis an den Nutzer sendet.Device after Claim 1 in response to the event prediction result, indicating that there is a high probability that an event exists in a given segment of the biosignal data samples, the device sends an indication to the user. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Sensormodul einen einzigen Kanal der Biosignaldatenproben und einen einzigen Kanal der Bewegungsdatenproben als Ausgabe liefert.Device after Claim 1 wherein the sensor module provides a single channel of biosignal data samples and a single channel of the motion data samples as output. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Qualitätsbewertungsmodul konfiguriert ist um die verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente mit der Bewegungssignifikanzmessung unter der Verwendung des ersten Tiefenlernmodells das vorher basierend auf einer Vielzahl an Qualitätsniveaus und einem oder mehrerer Sätze an Qualitätstrainingsdaten trainiert wurde zu bewerten, wobei das Qualitätsbewertungsmodul den Signalqualitätsindikator erzeugt der jedes verarbeitete Biosignaldatenprobensegment als gute Signalqualität aufweisend oder schwache Signalqualität aufweisend identifiziert.Device after Claim 1 wherein the quality evaluation module is configured to evaluate the processed biosignal data sample segments with the motion significance measurement using the first depth learning model previously trained based on a plurality of quality levels and one or more sets of quality training data, wherein the quality evaluation module generates the signal quality indicator of each biosignal data sample segment processed having good signal quality or having weak signal quality identified. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Ereignisvorhersagemodul konfiguriert ist, um die verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente mit dem zugehörigen Qualitätsindikator der gute Signalqualität anzeigt, zu empfangen und um die verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente unter Verwendung des zweiten Tiefenlernmodells welches basierend auf Ereignisanmerkungen und einem oder mehrerer Sätze an Ereigniserfassungstrainingsdaten vorher trainiert wurde, zu bewerten, wobei das Ereignisvorhersagemodul konfiguriert ist um das Vorhersageergebnis als Ausgabe zu erzeugen, und das Vorhersageergebnis eine Wahrscheinlichkeit anzeigt ob ein Ereignis in einem gegebenen Segment an Biosignaldatenproben vorhanden ist. Device after Claim 12 wherein the event prediction module is configured to display the received biosignal data sample segments with the associated good quality signal of quality indicator, and to evaluate the processed biosignal data sample segments using the second depth learning model which was previously trained based on event annotations and one or more sets of event collection training data; wherein the event prediction module is configured to generate the prediction result as output, and the prediction result indicates a likelihood of whether an event in a given segment exists on biosignal data samples. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Ereignisvorhersagemodul ein AFib Vorhersagemodul umfasst das konfiguriert ist um ein Herzflimmer (AFib) Vorhersageergebnis zu erzeugen, das eine Wahrscheinlichkeit anzeigt dass ein Herzflimmern in einem gegebenen Segment der Biosignaldatenproben vorhanden ist, wobei das AFib Vorhersagemodul konfiguriert ist um die verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente unter Verwendung des zweiten Tiefenlernmodells zu bewerten, wobei das zweite Tiefenlernmodell vorher basierend auf AFib Anmerkungen und einem oder mehrerer Sätze an AFib Erfassungstrainingsdaten trainiert wurde.Device after Claim 13 wherein the event prediction module comprises an AFib prediction module configured to generate a heartbeat (AFib) prediction result indicative of a probability that a heartbeat exists in a given segment of the biosignal data samples, wherein the AFib prediction module is configured to use the processed biosignal data sample segments using the biosignal data sample segment second depth learning model, wherein the second depth learning model was previously trained based on AFib annotations and one or more sets of AFib acquisition training data. Verfahren zur Ereigniserfassung in einer Nutzer-tragbaren Vorrichtung, umfassend: Empfangen von Biosignaldatenproben von einem ersten Sensor der in der Nutzer-tragbaren Vorrichtung implementiert ist; Empfangen von Bewegungsdatenproben von einem zweiten Sensor der in der Nutzer-tragbaren Vorrichtung implementiert ist; Durchführen, in einem in der Nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor, einer Grundliniensignalniveauentfernung bei Segmenten der Biosignaldatenproben um verarbeitete Biosignaldatenprobensegmente bereitzustellen; Klassifizieren, in dem in der Nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor, eines Bewegungsgrades zugehörig zu jedem Segment der Biosignaldatenproben unter Verwendung der Bewegungssignaldatenproben die gleichzeitig mit den Biosignaldatenproben erfasst wurden, wobei der Bewegungsgrad in einen ersten Bewegungsindikator der eine gemäßigte Bewegung anzeigt und einen zweiten Bewegungsindikator der eine strake Bewegung anzeigt klassifiziert wird; Bereitstellen der verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente und der entsprechenden Bewegungsindikatoren für die entsprechenden Segmente für ein erstes Tiefenlernmodell für den in der Nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor; Erzeugen eines Signalqualitätsindikators für jedes verarbeitete Biosignaldatenprobensegment bei dem in der Nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor und Verwenden des ersten Tiefenlernmodells; Bereitstellen verarbeiteter Biosignaldatenprobensegmente mit zugehörigem Signalqualitätsindikator der einem zweiten Tiefenlernmodell eine gute Signalqualität anzeigt, für den in der Nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor; und Erzeugen eines Ereignisvorhersageergebnisses basierend auf der verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente die mit einem gewünschten Signalqualitätsindikator verbunden sind, für den in der Nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor.A method of event detection in a user-portable device, comprising: Receiving biosignal data samples from a first sensor implemented in the user-portable device; Receiving motion data samples from a second sensor implemented in the user-portable device; Performing, in a processor implemented in the user-portable device, a baseline signal level removal on segments of the biosignal data samples to provide processed biosignal data sample segments; Classifying, in the processor implemented in the user-portable device, a degree of movement associated with each segment of the biosignal data samples using the motion signal data samples acquired simultaneously with the biosignal data samples, wherein the degree of movement indicates a first movement indicator indicating a moderate movement and a second movement indicator the indicating a strict movement is classified; Providing the processed biosignal data sample segments and the corresponding motion indicators for the respective segments for a first depth learning model for the processor implemented in the user portable device; Generating a signal quality indicator for each processed biosignal data sample segment in the processor implemented in the user-portable device and using the first depth learning model; Providing processed biosignal data sample segments with associated signal quality indicator indicative of good signal quality to a second depth learning model for the processor implemented in the user portable device; and Generating an event prediction result based on the processed biosignal data sample segments associated with a desired signal quality indicator for the processor implemented in the user portable device. Verfahren nach Anspruch 15, wobei jedes Segment der Biosignaldatenproben Biosignaldatenproben enthält die über eine vorher festgelegte Zeitdauer erfasst wurden.Method according to Claim 15 wherein each segment of biosignal data samples contains biosignal data samples acquired over a predetermined period of time. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Biosignaldatenproben kardio-bezogene physiologische Datenproben enthalten und die Bewegungsdatenproben Inertialmessungsdatenproben enthalten.Method according to Claim 15 wherein the biosignal data samples contain cardio-related physiological data samples and the kinetic data samples include inertial measurement data samples. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der erste Sensor einen fotoplethysmographischen Sensor (PPG) und der zweite Sensor einen Beschleunigungsmesser enthält; und die Biosignaldatenproben PPG Rohdatenproben und die Bewegungsdatenproben Beschleunigungsmesserrohdatenproben enthalten.Method according to Claim 15 wherein the first sensor includes a photoplethysmographic sensor (PPG) and the second sensor includes an accelerometer; and the biosignal data samples contain PPG raw data samples and the motion data samples contain raw accelerometer data samples. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Klassifizieren des Bewegungsgrades im Zusammenhang mit jedem Segment der Biosignaldatenproben unter Verwendung der Bewegungsdatenproben umfasst: in dem in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor, ein Klassifizieren des Bewegungsgrades im Zusammenhang mit jedem Segment der Biosignaldatenproben basierend auf einem Durchschnitt der Größen des von dem Beschleunigungsmesser erfassten Bewegungssignals in drei Achsen.Method according to Claim 18 wherein classifying the degree of movement associated with each segment of the biosignal data samples using the motion data samples comprises: in the processor implemented in the user-portable device, classifying the degree of movement associated with each segment of the biosignal data samples based on an average of the magnitudes of that of Accelerometer detected motion signal in three axes. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Bereitstellen der verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente mit dem zugehörigen Signalqualitätsindikator, der gute Signalqualität anzeigt, für das zweite Tiefenlernmodel umfasst: Bereitstellen der verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente mit dem zugehörigen Signalqualitätsindikator, der gute Signalqualität anzeigt und den entsprechenden Bewegungsindikatoren für die entsprechenden Segmente für das zweite Tiefenlernmodel.Method according to Claim 15 wherein providing the processed biosignal data sample segments with the associated signal quality indicator indicative of good signal quality for the second depth learning model comprises: providing the processed biosignal data sample segments with the associated signal quality indicator indicating good signal quality and corresponding motion indicators for the corresponding segments for the second depth learning model. Verfahren nach Anspruch 15 weiterhin umfassend: Bereitstellen eines Hinweises an den Benutzer in Antwort an das Vorhersageergebnis, das eine hohe Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass ein Ereignis in dem vorliegenden Segment der Biosignaldatenproben vorhanden ist.Method according to Claim 15 further comprising: providing an indication to the user in response to the prediction result indicating a high probability that an event in present in the present segment of biosignal data samples. Verfahren nach Anspruch 15, wobei: das Empfangen der Biosignaldatenproben von dem ersten in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Sensor, das Empfangen eines einzelnen Kanals an Biosignaldatenproben umfasst; und das Empfangen der Bewegungsdaten von dem zweiten in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Sensor, das Empfangen eines einzelnen Kanals von Bewegungsdatenproben enthält.Method according to Claim 15 wherein: receiving the biosignal data samples from the first sensor implemented in the user-portable device comprises receiving a single channel of biosignal data samples; and receiving the motion data from the second sensor implemented in the user-portable device, including receiving a single channel of motion data samples. Verfahren nach Anspruch 15, wobei: das Bereitstellen der verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente und der entsprechenden Bewegungsindikatoren für entsprechende Segmente zu dem ersten Tiefenlernmodel ein Bereitstellen für den in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor der verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente und der entsprechenden Bewegungsindikatoren für die entsprechenden Segmente für das erste Tiefenlernmodel, das vorher basierend auf einer Vielzahl an Qualitätskennzeichen und einem oder mehrerer Sätzen von Qualitätstrainingsdaten basiert, umfasst; und Erzeugen des Signalqualitätsindikators für jedes verarbeitetes Biosignaldatenprobensegment das Erzeugen für den in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor unter Verwendung des ersten Tiefenlernmodels umfasst, wobei der Qualitätsindikator jedes verarbeitete Biosignaldatenprobensegment als mit guter Signalqualität oder mit schlechter Signalqualität identifiziert.Method according to Claim 15 wherein: providing the processed biosignal data sample segments and corresponding motion indicators for respective segments to the first depth learning model provides the processor of the processed biosignal data sample segments implemented in the user-portable device and the corresponding motion indicators for the corresponding segments for the first depth learning model previously based based on a plurality of quality labels and one or more sets of quality training data; and generating the signal quality indicator for each processed biosignal data sample segment comprises generating for the processor implemented in the user-portable device using the first depth learning model, the quality indicator identifying each processed biosignal data sample segment as having good signal quality or poor signal quality. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Bereitstellen der verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente mit dem zugehörigen Signalqualitätsindikator, der gute Signalqualität für das zweite Tiefenlernmodel anzeigt, das Bereitstellen umfasst für den in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor, der verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmente mit dem zugehörigen Qualitätsindikator, der dem zweiten Tiefenlernmodel gute Signalqualität anzeigt, wobei das zweite Tiefenlernmodel basierend auf AFib-Anmerkungen und einer oder mehrere an Sätzen von AFib-Erfassungstrainingsdaten trainiert wurde; und das Erzeugen des Ereignisvorhersageergebnisses basierend auf den verarbeiteten Biosignaldatenprobensegmenten, die mit einem gewünschten Signalqualitätsindikator verbunden sind, das Erzeugen für den in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor und unter Verwendung des zweiten Tiefenlernmodels, des Vorhersageergebnisses, das eine Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass ein Ergebnis in einem vorhandenen Segment an Biosignaldatenproben vorhanden ist, umfasst.Method according to Claim 23 wherein providing the processed biosignal data sample segments with the associated signal quality indicator indicative of good signal quality for the second depth learning model comprises providing for the processor implemented in the user portable device the processed biosignal data sample segments with the associated quality indicator indicating good signal quality to the second depth learning model wherein the second depth learning model has been trained based on AFib annotations and one or more sets of AFib acquisition training data; and generating the event prediction result based on the processed biosignal data sample segments associated with a desired signal quality indicator, generating for the processor implemented in the user-portable device, and using the second depth learning model the prediction result indicative of a probability that a result in an existing segment of biosignal data samples. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Erzeugen des Ereignisvorhersageergebnisses, eine Wahrscheinlichkeit für Herzflimmern (AFib) in einem vorhandenen Segment der Biosignaldatenproben anzeigt; und wobei das zweite Tiefenlernmodel vorher basierend auf AFib-Anmerkungen und einem oder mehrerer Sätze an AFib-Erfassungstrainingsdaten trainiert wurde.Method according to Claim 24 wherein generating the event prediction result indicates a probability of atrial fibrillation (AFib) in an existing segment of the biosignal data samples; and wherein the second depth learning model has been previously trained based on AFib annotations and one or more sets of AFib acquisition training data. Verfahren zur Herzflimmer-(AFib)-Erkennung in einer nutzer-tragbaren Vorrichtung, umfassend: Empfangen von PPG-Sensordatenproben von einem in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Fotoplethysmographie-(PPG)-Sensor; Empfangen von Bewegungsdatenproben von einem in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Inertialmesssensor; Durchführen an einem in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor, einer Grundlinienentfernung an den PPG-Sensordatenproben, um verarbeitete PPG-Datenproben bereitzustellen; Klassifizieren an dem in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor, eines Bewegungsgrades der Bewegungsdatenproben in einen ersten Bewegungsindikator, der eine gemäßigte Bewegung anzeigt und einen zweiten Bewegungsindikator, der eine starke Bewegung anzeigt; Bereitstellen an dem in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor, der verarbeiteten PPG-Datenproben und eines entsprechenden Bewegungsindikator für ein erstes Tiefenlernmodel, das vorher basierend auf einer Vielzahl an Qualitätskennzeichnungen und einem oder mehrerer Sätze von Qualitätsdaten trainiert wurde; Erzeugen an dem in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor eines Signalqualitätsindikators, der ein vorgegebenes Segment der verarbeiteten PPG-Datenproben als mit guter Signalqualität oder mit schlechter Signalqualität identifiziert; Bereitstellen für den in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor, von Segmenten der verarbeiteten PPG-Datenproben mit zugehörigem Signalqualitätsindikator, der einem zweiten Tiefenlernmodel eine gute Signalqualität zuweist, das vorher basierend auf AFib-Anmerkungen und einem oder mehreren Sätzen an AFib-Erfassungstrainingsdaten trainiert wurde; und Erzeugen bei dem in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor eines Vorhersageergebnisses, das eine Wahrscheinlichkeit angibt, dass Herzflimmern in einem gegebenen Segment der verarbeiteten PPG-Sensordatenproben vorhanden ist.A method of cardiac flicker (AFib) detection in a user-portable device, comprising: Receiving PPG sensor data samples from a photoplethysmographic (PPG) sensor implemented in the user-portable device; Receiving motion data samples from an inertial measurement sensor implemented in the user-portable device; Performing on a processor implemented in the user-portable device, baseline removal on the PPG sensor data samples to provide processed PPG data samples; Classifying, at the processor implemented in the user-portable device, a degree of movement of the motion data samples into a first movement indicator indicating a moderate movement and a second movement indicator indicating a strong movement; Providing to the processor implemented in the user-portable device, the processed PPG data samples and a corresponding motion indicator for a first depth learning model that has been previously trained based on a plurality of quality identifiers and one or more sets of quality data; Generating, on the processor implemented in the user-portable device, a signal quality indicator that identifies a given segment of the processed PPG data samples as having good signal quality or poor signal quality; Providing the processor implemented in the user-portable device, segments of the processed PPG data samples with associated signal quality indicator that assigns good signal quality to a second depth learning model that has been previously trained based on AFib annotations and one or more sets of AFib acquisition training data ; and Generating, in the user-portable device processor, a prediction result indicative of a likelihood that atrial fibrillation is present in a given segment of the processed PPG sensor data samples. Verfahren nach Anspruch 26, weiterhin aufweisend: das Bereitstellen eines Hinweises für den Benutzer in Antwort auf das Vorhersageergebnis, das eine hohe Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass Herzflimmern in dem gegebenen Segment der PPG-Datenproben vorhanden ist.Method according to Claim 26 , further comprising: providing an indication to the user in response to the prediction result indicating a high probability that atrial fibrillation is present in the given segment of the PPG data samples. Prozessorlesbares, greifbares und nicht-vergängliches Speichermedium, das Befehle zur Herzflimmer-(AFib)-Erkennung in einer nutzer-tragbaren Vorrichtung enthält, wobei die Ausführung der Befehle durch eine Prozessorvorrichtung Handlungen durchführt, umfassend: Empfangen von PPG-Sensordatenproben von einem fotoplethysmographischen (PPG)-Sensor, der in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementiert ist; Empfangen von Bewegungsdatenproben von einem Inertialmesssensor, der in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementiert ist; Durchführen einer Grundlinienentfernung an den PPG-Sensordatenproben, um verarbeitete PPG-Datenproben bereitzustellen, an einem in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor; Klassifizieren an dem in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor, eines Bewegungsgrades der Bewegungsdatenproben in einen ersten Bewegungsindikator, der eine gemäßigte Bewegung anzeigt und einen zweiten Bewegungsindikator, der eine starke Bewegung anzeigt; Bereitstellen an dem in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor, der verarbeiteten PPG-Signale und einen entsprechenden Bewegungsindikator für ein erstes Tiefenlernmodel, das vorher basierend auf einer Vielzahl an Qualitätskennzeichnungen und einem oder mehrerer Sätze von Qualitätstrainingsdaten trainiert wurde; Erzeugen an dem in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor, eines Signalqualitätsindikators, der ein gegebenes Segment des verarbeiteten PPG-Signal als mit guter Signalqualität oder als mit schlechter Signalqualität kennzeichnet; Bereitstellen an dem in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor, von Segmenten der verarbeiteten PPG-Signale mit zugeordnetem Signalqualitätsindikator, der eine gute Signalqualität für ein zweites Lernmodel zuweist, das vorher basierend auf AFib-Anmerkungen und einem oder mehreren Sätzen an AFib-Erfassungstrainingsdaten trainiert wurde; und Erzeugen bei dem in der nutzer-tragbaren Vorrichtung implementierten Prozessor, eines Vorhersageergebnisses, das eine Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass ein Herzflimmern in einem gegebenen Segment der Biosignaldatenproben vorhanden ist. A processor-readable, tangible and non-transitory storage medium containing heart flicker (AFib) detection commands in a user-portable device, wherein the execution of the commands by a processor device performs actions comprising: receiving PPG sensor data samples from a photoplethysmographic (PPG ) Sensor implemented in the user-portable device; Receiving motion data samples from an inertial measurement sensor implemented in the user-portable device; Performing baseline removal on the PPG sensor data samples to provide processed PPG data samples to a processor implemented in the user-portable device; Classifying, at the processor implemented in the user-portable device, a degree of movement of the motion data samples into a first movement indicator indicating a moderate movement and a second movement indicator indicating a strong movement; Providing, on the processor implemented in the user-portable device, the processed PPG signals and a corresponding motion indicator for a first depth learning model that has been previously trained based on a plurality of quality identifiers and one or more sets of quality training data; Generating, on the processor implemented in the user-portable device, a signal quality indicator that identifies a given segment of the processed PPG signal as having good signal quality or poor signal quality; Providing, on the processor implemented in the user-portable device, segments of the processed PPG signal with associated signal quality indicator that assigns good signal quality to a second learning model that previously trains based on AFib annotations and one or more sets of AFib acquisition training data has been; and generating, in the processor implemented in the user-portable device, a prediction result indicative of a likelihood that a cardiac fibrillation is present in a given segment of the biosignal data samples.
DE102018117484.5A 2017-11-03 2018-07-19 A method and apparatus for detecting atrial fibrillation based on a high sensitivity photomicrograph using a portable device Withdrawn DE102018117484A1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762581569P 2017-11-03 2017-11-03
US62/581,569 2017-11-03
US15/885,581 US11147463B2 (en) 2017-11-03 2018-01-31 Method and apparatus for high accuracy photoplethysmogram based atrial fibrillation detection using wearable device
US15/885,581 2018-01-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018117484A1 true DE102018117484A1 (en) 2019-05-09

Family

ID=66179212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018117484.5A Withdrawn DE102018117484A1 (en) 2017-11-03 2018-07-19 A method and apparatus for detecting atrial fibrillation based on a high sensitivity photomicrograph using a portable device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018117484A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116570291A (en) * 2023-07-14 2023-08-11 北京中科心研科技有限公司 Wearing state judging method and device of wearing equipment, electronic equipment and medium

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116570291A (en) * 2023-07-14 2023-08-11 北京中科心研科技有限公司 Wearing state judging method and device of wearing equipment, electronic equipment and medium
CN116570291B (en) * 2023-07-14 2023-10-03 北京中科心研科技有限公司 Wearing state judging method and device of wearing equipment, electronic equipment and medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11147463B2 (en) Method and apparatus for high accuracy photoplethysmogram based atrial fibrillation detection using wearable device
Marinho et al. A novel electrocardiogram feature extraction approach for cardiac arrhythmia classification
Çınar et al. Classification of normal sinus rhythm, abnormal arrhythmia and congestive heart failure ECG signals using LSTM and hybrid CNN-SVM deep neural networks
EP3367897B1 (en) An automatic method to delineate or categorize an electrocardiogram
US11617528B2 (en) Systems and methods for reduced lead electrocardiogram diagnosis using deep neural networks and rule-based systems
CH716863A2 (en) Depression detection system based on channel selection of multi-channel electroencephalography made using training sets.
DE102017112819A1 (en) A system and method for providing real-time signal segmentation and checkpoint alignment frames
WO2019161611A1 (en) Ecg information processing method and ecg workstation
Lee et al. QRS detection method based on fully convolutional networks for capacitive electrocardiogram
US20220265199A1 (en) Automatic method to delineate or categorize an electrocardiogram
DE102015216645A1 (en) IDENTIFYING A TYPE OF ISCHEMIC EVENT FROM A HEART SIGNAL SEGMENT
Kalaivani et al. Prediction of biomedical signals using deep learning techniques
Sumathi et al. A wavelet transform based feature extraction and classification of cardiac disorder
CN103610447A (en) Mental workload online detection method based on forehead electroencephalogram signals
DE102015219543A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING AN ARRYTHMIA EVENT FROM A HEART SIGNAL
Rohmantri et al. Arrhythmia classification using 2D convolutional neural network
Zeng et al. Ensemble learning on heartbeat type classification
Prakash et al. A system for automatic cardiac arrhythmia recognition using electrocardiogram signal
Kaur et al. EEG based decision support system to diagnose adults with ADHD
Begum et al. Automated detection of abnormalities in ECG signals using deep neural network
CN116864140A (en) Intracardiac branch of academic or vocational study postoperative care monitoring data processing method and system thereof
DE102018117484A1 (en) A method and apparatus for detecting atrial fibrillation based on a high sensitivity photomicrograph using a portable device
Shao et al. EEG-Based Mental Workload Classification Method Based on Hybrid Deep Learning Model Under IoT
CN115736920A (en) Depression state identification method and system based on bimodal fusion
Sanamdikar et al. Classification of ECG Signal for Cardiac Arrhythmia Detection Using GAN Method

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee