JPH03218731A - Predictive electrocardiogram waveform recognizing device - Google Patents

Predictive electrocardiogram waveform recognizing device

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JPH03218731A
JPH03218731A JP2015194A JP1519490A JPH03218731A JP H03218731 A JPH03218731 A JP H03218731A JP 2015194 A JP2015194 A JP 2015194A JP 1519490 A JP1519490 A JP 1519490A JP H03218731 A JPH03218731 A JP H03218731A
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waveform
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Abstract

PURPOSE:To improve the recognition accuracy and the maximum likelihood of a partition point by using a pattern associative type neural network and a recurrent neural network, and executing the recognition of a partition by taking notice of an electrocardiogram waveform of that time and a timewise structure of the partition. CONSTITUTION:A leaning/recognition control part 16 fetches a value St of an electrocardiogram waveform of the present time point (t) of the electrocardiogram and its partition Kt from a standard waveform/partition pattern memory part 11, and uses them for the learning of internal parameters of a pattern associative type neural network 12 and a recurrent neural network 13. The network 12 sets a signal S't obtained by superposing the value St of the electrocardiogram waveform of the time point (t) and the output Nt of a noise generator 14, and a partition Kt-1 of the time point (t)-1 as input signals, sets the partition Kt of the time point (t) as a teacher signal, and updates the internal parameter of the network 12. The network 13 sets the partition Kt-1 of the time point (t)-1 as the input signal and sets the partition Kt of the time point (t) as the teacher signal, and updated the internal parameter of the network 13.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は心電図波形の分類を認識する装置に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to an apparatus for recognizing classification of electrocardiogram waveforms.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、区分点の認識のためには入力信号に対してローバ
スフィルタまたはバンドパスフィルタを用いて雑音を取
り除き、その結果に対して微分を行ない、その値が0と
なる点をR波のピーク点として検出する。また、R波の
ピーク点を検出するにはこの他にもフィルタの出力に対
して2次微分を行ない極大となる時刻点をR波のピーク
点として検出することもできる。そしてR波のピーク点
の時刻点を見つけた後に、入力波形が0点と4交差する
点を用いてQ波,S波の区分点を見つける。その後に、
Q波,S波の区分点と入力波形が0点と交差する点を用
いてT波,P波の区分点を見つける。第9図には一般的
な心電図波形とその区分点を示す説明図である。
Conventionally, in order to recognize the division point, noise is removed from the input signal using a low-pass filter or band-pass filter, the result is differentiated, and the point where the value becomes 0 is determined as the peak of the R wave. Detect as a point. Further, in order to detect the peak point of the R wave, it is also possible to perform second-order differentiation on the output of the filter and detect the time point at which the output reaches a maximum as the peak point of the R wave. After finding the time point of the peak point of the R wave, the dividing point of the Q wave and S wave is found using the points where the input waveform crosses the 0 point four times. After that,
The dividing point of the T wave and P wave is found using the dividing point of the Q wave and S wave and the point where the input waveform intersects the 0 point. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a general electrocardiogram waveform and its dividing points.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来のこの種の心電図波形認識装置では、心電図波形の
時間的な構造には注目せずに、R波のピーク点を見つけ
ることを元にしてその他の区分点の認識を行なっている
。従って、R波のピーク点の認識を誤ると、全ての区分
点の認識が誤ってしまうという欠点があった。
This type of conventional electrocardiogram waveform recognition apparatus recognizes other division points based on finding the peak point of the R wave, without paying attention to the temporal structure of the electrocardiogram waveform. Therefore, there is a drawback that if the peak point of the R wave is incorrectly recognized, all the division points will be incorrectly recognized.

本発明では、学習パターンにノイズを重畳させた波形に
よって、パターン連想型ニューラルネットワーク学習を
行い、心電図波形の時間的な構造に適応化したパターン
連想型ニューラルネットワークを用いる。これによって
、学習を行うことによって、学習パターンの種類を増加
でき、特定の学習パターンのみに過度に学習することを
防止できる。また、1時刻前までの区分パターンの時系
列から、その時刻の区分パターンの時系列を予測するよ
りに学習させたリカレント・ニューラルネットワークの
予測出力を、1時刻前の区分とその時刻の波形パターン
から、その時刻の区分を認識するように学習させたパタ
ーン連想型ニューラルネットワークに入力する。
In the present invention, pattern associative neural network learning is performed using a waveform in which noise is superimposed on a learning pattern, and a pattern associative neural network adapted to the temporal structure of an electrocardiogram waveform is used. As a result, the number of types of learning patterns can be increased by performing learning, and it is possible to prevent excessive learning from only a specific learning pattern. In addition, the predicted output of the recurrent neural network that was trained to predict the time series of the segmentation pattern at that time from the time series of the segmentation pattern up to one time ago is calculated based on the segmentation pattern from one time ago and the waveform pattern at that time. is input into a pattern associative neural network trained to recognize the time division.

このように2種類のニューラルネットワークを用いるこ
とによって、区分の認識はその時刻の心電図波形と区分
の時間的な構造とに注目して行なわれるため、従来の方
式に比べて、区分点の認識精度と確度がともに向上する
By using two types of neural networks in this way, segment recognition is performed by focusing on the electrocardiogram waveform at that time and the temporal structure of the segment, which improves the recognition accuracy of segment points compared to conventional methods. Both accuracy and accuracy are improved.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本願の第1の発明による予測型心電図波形認識装置は、 標準的な心電図波形のパターンである標準波形パターン
とその波形の区分を保持する標準波形・区分パターンメ
モリ部と、学習パターンの種類を増加し特定の学習パタ
ーンのみに過度に学習することを防止するノイズ発生器
と、心電図波形パターンと予測された1時刻前の区分か
ら現時刻の波形区分を認識するパターン連想型ニューラ
ルネットワークと、1時刻前までの区分パターンの時系
列からその時刻の区分を予測するリカレント・ニューラ
ルネットワークと、予測された区分を保持する区分バッ
ファと、前記ノイズの重畳した標準パターンを前記パタ
ーン連想型ニューラルネットワーク部に入力した際に出
力すべきパターンを与える教師信号として区分点を与え
てパターン連想型ニューラルネットワーク部を学習させ
、前記リカレント・ニューラルネットワーク部の学習を
制御する学習・認識制御部とを備えて構成される。
The predictive electrocardiogram waveform recognition device according to the first invention of the present application includes a standard waveform/section pattern memory section that holds a standard waveform pattern that is a standard electrocardiogram waveform pattern and divisions of the waveform, and an increased number of types of learning patterns. A noise generator that prevents excessive learning from only a specific learning pattern; a pattern associative neural network that recognizes the current time waveform classification from the predicted electrocardiogram waveform pattern one time ago; A recurrent neural network that predicts the segment at that time from the time series of previous segment patterns, a segment buffer that holds the predicted segment, and the standard pattern with the noise superimposed thereon is input to the pattern associative neural network unit. and a learning/recognition control unit that controls the learning of the recurrent neural network unit by giving a segmentation point as a teacher signal to provide a pattern to be output when the pattern associative neural network unit learns. .

本願の第2の発明による予測型心電図波形認識装置は、 前記本願第1の発明に加え、現時刻の近傍における波形
パターンを保持する入力波形バッファを備えて構成され
る。
A predictive electrocardiogram waveform recognition device according to a second invention of the present application includes, in addition to the first invention, an input waveform buffer that holds a waveform pattern in the vicinity of the current time.

〔作用〕[Effect]

心電図波形は心臓の構造によって規定されるために、 
  一   一 一般に時系列の構造を有する。本発明
においては、この時系列の構造を波形認識装置に用いて
いる。認識は、認識したい時刻点の心電図波形だけをた
よりにして行うよりも、予測された区分を含めることに
より元にするコトより正確に行うことができる。この認
識はパターン連想型ニューラルネットワークで実現する
Since the electrocardiogram waveform is determined by the structure of the heart,
(1) Generally has a chronological structure. In the present invention, this time-series structure is used in a waveform recognition device. Recognition can be performed more accurately by including predicted divisions than by relying only on the electrocardiogram waveform at the time point to be recognized. This recognition is achieved using a pattern associative neural network.

認識したい時刻点の心電図区分の予測は、リカレント・
ニューラルネットワークで実現する。リカレント・ニュ
ーラルネットワークでは、一般的な時系列の構造を学習
することができ、その時刻以前までの認識結果を元にそ
の時刻点の区分を予測する機能を有する。
Prediction of the electrocardiogram classification at the time point you want to recognize is done using recurrent
Realized using neural networks. A recurrent neural network can learn the structure of a general time series, and has a function of predicting the classification of a point in time based on recognition results up to that point in time.

ここで用いるパターン連想型ニューラルネットワークに
は、例えば「日経エレクトロニクス」誌427号(19
87年8月)の115頁から124頁に[ニュラル・ネ
ットをパターン認識,信号処理,知識処理に使う」と題
された記事(以下引用文献lと称す)により、詳細に解
説されているパターン連想型ニューラルネットワークを
用いることができる。
The pattern associative neural network used here includes, for example, "Nikkei Electronics" magazine issue 427 (19
The pattern is explained in detail in the article entitled "Using Neural Nets for Pattern Recognition, Signal Processing, and Knowledge Processing" (hereinafter referred to as cited document l) on pages 115 to 124 of August 1987). Associative neural networks can be used.

第7図は、このパターン連想型ニューラルネットワーク
の構造を示すものである。第7図に示すように、このパ
ターン連想型ニューラルネットワークは入力層71,中
間層72,出力層73の各層が階層構造になっている。
FIG. 7 shows the structure of this pattern associative neural network. As shown in FIG. 7, this pattern associative neural network has a hierarchical structure including an input layer 71, an intermediate layer 72, and an output layer 73.

中間層はこの図では1層となっているが、2層以上の多
層でもよい。
Although the intermediate layer is one layer in this figure, it may be multilayered with two or more layers.

パターン連想型ニューラルネットワークの各層のノード
の出力は、そのノードに接続されてぃるノードに重みW
を掛けたものの総和の値を、非線形関数により変換した
ものである。この様にパターン連想型ニューラルネット
ワークの変換特性は、重みWによって決定される。重み
Wの値は学習によって決定される。学習法については、
例えば引用文献により詳細に解説されているバックワー
ド・プロバゲーションを用いて実行できる。
The output of the node in each layer of the pattern associative neural network is assigned a weight W to the node connected to that node.
The value of the sum of the products multiplied by is converted by a nonlinear function. In this way, the conversion characteristics of the pattern associative neural network are determined by the weights W. The value of weight W is determined by learning. Regarding learning methods,
For example, it can be performed using backward propagation, which is explained in detail in the cited literature.

ここで用いるリカレント・ニューラルネットワークには
、例えばServan − Schreiber.D.
et.al.”EncO山ng  Sequentia
l  Structure  in  Simple 
 RecurrentNetworks”Techni
cal Report CMU−CS−88−183,
Carne−gie Mellon Universi
ty.(1988)により、(以下引用文献2と称す)
詳細に説明されたリカレント・ニューラルネットワーク
を用いることができる。
The recurrent neural network used here includes, for example, Servan-Schreiber. D.
etc. al. ”EncOyamang Sequentia
Structure in Simple
RecurrentNetworks”Techni
cal Report CMU-CS-88-183,
Carne-gie Mellon University
Ty. (1988) (hereinafter referred to as cited document 2)
The recurrent neural network described in detail can be used.

第8図はこのリカレソト・ニューラルネットワークの構
造を示すものである。第8図に示すように、このリカレ
ソト・ニューラルネットワークは入力層81,コンテキ
スト層82,中間層83,出力層84の各層が階層構造
になっている。中間層は、この図では1層となっている
が、2層以上の多層でもよい。
FIG. 8 shows the structure of this Ricaresoto neural network. As shown in FIG. 8, this Ricaresoto neural network has a hierarchical structure including an input layer 81, a context layer 82, an intermediate layer 83, and an output layer 84. Although the intermediate layer is one layer in this figure, it may be multiple layers of two or more layers.

リカレソト・ニューラルネットワークの各層のノードの
出力は、そのノードに接続さhているノードに重みWを
掛けたものの総和の値を、非線形関数により変換したも
のである。このようにリカレント・ニューラルネットワ
ークの変換特性は、重みWによって決定される。重みW
の値は学習によって決定される。学習法については、例
えばづ用文献lにより詳細に解説されているバックヮー
ド・プロパゲーションを用いて実行できる。
The output of a node in each layer of the Ricaresoto neural network is obtained by converting the sum of the nodes connected to that node by a weight W using a nonlinear function. In this way, the conversion characteristics of the recurrent neural network are determined by the weights W. Weight W
The value of is determined by learning. The learning method can be carried out using, for example, backward propagation, which is explained in detail in Reference I.

〔実施例〕〔Example〕

本願の第1の発明に対応する第1の実施例について図面
を参照して説明する。第1図は発明の実施例を示す図で
ある。
A first embodiment corresponding to the first invention of the present application will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the invention.

標準波形・区分パターンメモリ部11にハ、標準的な心
電図波形とその区分の組(N組)が保持されている。学
習・認識制御部16は、標準波形・区分パターンメモリ
部l1より、心電図波形の現在の時刻点尤の心電図波形
の値Stとその区分K、を取り圧し、パターン連想形ニ
ューラルネットワークとリカレント・ニューラルネット
ワークとの内部パラメータの学習に用いる。この学習フ
ェーズについて第1図と第2図(a)および(b)を用
いて説明する。
The standard waveform/segmentation pattern memory section 11 holds (c) sets (N sets) of standard electrocardiogram waveforms and their segments. The learning/recognition control unit 16 acquires the value St of the electrocardiogram waveform at the current point in time and its division K from the standard waveform/segmentation pattern memory unit l1, and uses the pattern associative neural network and the recurrent neural network. Used for learning internal parameters with the network. This learning phase will be explained using FIG. 1 and FIGS. 2(a) and (b).

パターン連想型ニューラルネットワーク12は、時刻点
tの心電図波形の値S、とノイズ発生器14の出力N、
とを重畳した信号S′、を時刻点t−1の区分K ,−
,を入力信号とし、時刻点tの区分K,を教師信号とす
る。これらの入力信号と教師信号を元にしてパターン連
想型ニューラルネットワーク12の内部パラメータの更
新を行う。この更新は、引用文献1により詳細に解説さ
れているバックワード・プロパゲーションを用いて実行
できる。
The pattern associative neural network 12 uses the electrocardiogram waveform value S at time point t, the output N of the noise generator 14,
The signal S', which is the superimposition of
, is an input signal, and the section K of time point t is a teacher signal. The internal parameters of the pattern associative neural network 12 are updated based on these input signals and teacher signals. This update can be performed using backward propagation, which is explained in detail in Reference 1.

以上述べた学習操作を、標準波形・区分パターンメモリ
部11に保持されている心電図波形の値S,と区分K、
について行う。学習後の誤差が十分に小さくない場合は
、以上に述べた学習操作を繰り返し、誤差が十分に小さ
くなるまで学習操作を繰り返す。
The above-described learning operation is performed on the electrocardiogram waveform values S, and the classifications K, which are held in the standard waveform/segmentation pattern memory section 11.
Do about. If the error after learning is not small enough, the learning operation described above is repeated until the error becomes small enough.

N,はノイズ発生器14の出力であるので、学習を繰り
返す毎に異なる値となり、心電図の値Stとノイズ発生
器14の出力N.とを重畳した信号S′、も異なる値と
なる。このことによって、学習の入力信号の種類を増や
すことができる。これによって、パターン連想型ニュー
ラルネットワークl2の学習は終了する。この学習によ
ってパターン連想型ニューラルネットワーク12は、時
刻点tの心電図波形の値S,と時刻点t−1の区分Kt
−1を元にして、時刻点tの区分K、を認識する機能を
有する。
Since N is the output of the noise generator 14, it becomes a different value each time learning is repeated, and the value St of the electrocardiogram and the output N of the noise generator 14 are different. The signal S' obtained by superimposing the signals S' and S' also has different values. This makes it possible to increase the types of input signals for learning. This completes the learning of the pattern associative neural network 12. Through this learning, the pattern associative neural network 12 can determine the value S of the electrocardiogram waveform at time point t, and the division Kt at time point t-1.
It has a function of recognizing the classification K of time point t based on -1.

リカレソト・ニューラルネットワーク13では、時刻点
t−1の区分Kl−1を入力信号として時刻点尤の区分
K,を教師信号とする。これらの入力信号と教師信号を
元にしてリカレソト・ニューラルネットワーク13の内
部パラメータの更新を行う。この更新は、引用文献1に
より詳細に解説されているバックワード・プロパゲーシ
ョンを用いて実行できる。以上に述べた学習操作を標準
波形・区分パターンメモリ部1lに保持されている区分
K、について行う。学習後の誤差が十分に小さくない場
合は、以上に述べた学習操作を繰り返し、誤差が十分に
小さくなるまで学習操作を繰り返す。
In the Ricaresoto neural network 13, the section Kl-1 of the time point t-1 is used as an input signal, and the section K of the likely time point is used as a teacher signal. Based on these input signals and teacher signals, the internal parameters of the Ricaresoto neural network 13 are updated. This update can be performed using backward propagation, which is explained in detail in Reference 1. The learning operation described above is performed for the section K held in the standard waveform/section pattern memory section 1l. If the error after learning is not small enough, the learning operation described above is repeated until the error becomes small enough.

これによって、リカレソト・ニューラルネットワーク1
3の学習は終了する。この学習によってリカレント・ニ
ューラルネットワークl3は、時刻点t−1の区分K,
−1の時系列から時刻点tの区分K.を予測する機能を
有する。
By this, Rikaresoto Neural Network 1
Learning in step 3 is complete. Through this learning, the recurrent neural network l3 is able to determine the division K of the time point t-1,
-1 time series to the division K of time point t. It has the ability to predict.

次に、学習済みのパターン連想型ニューラルネットワー
クl2と学習済みのリカレント・ニューラルネットワー
ク13を用いて、心電図の区分を認識するフェーズにつ
いて第1図と第3図を用いて説明する。
Next, the phase of recognizing electrocardiogram segments using the trained pattern associative neural network 12 and the trained recurrent neural network 13 will be described with reference to FIGS. 1 and 3.

時刻点tにおいての区分の認識では、認識したい心電図
波形の値S、と区分バッファ15の時刻点tの区分の予
測K’t(この予測については後述)とをパターン連想
型ニューラルネットワーク12の入力とする。これらの
入力によりパターン連想型ニューラルネットワーク12
の出力として時刻点tの区分の認識結果K、が得られる
。この認識結果K,をリカレント・ニューラルネットワ
ーク13の入力とする。この入力によってリカレント・
ニューラルネットワーク13の出力として時刻点t+1
の区分の予測K’l+1が得られる。
To recognize the division at time point t, the value S of the electrocardiogram waveform to be recognized and the prediction K't of the division at time point t in the division buffer 15 (this prediction will be described later) are input to the pattern associative neural network 12. shall be. With these inputs, pattern associative neural network 12
As an output, a recognition result K of the classification of time point t is obtained. This recognition result K is input to the recurrent neural network 13. This input allows recurrent
Time point t+1 as the output of the neural network 13
A prediction K'l+1 of the partition is obtained.

この予測値K’l+1を区分バッファl5に格納し、時
刻点t+1においての区分の認識に用いる。次の時刻点
の区分2予測を保持する区分バッファ15は、認識に先
だって初期化する。
This predicted value K'l+1 is stored in the classification buffer l5 and used for recognition of the classification at time point t+1. The partition buffer 15, which holds the partition 2 prediction of the next time point, is initialized prior to recognition.

続いて、本願の第2の発明に対応する第20実旅例につ
いて図面を参照して説明する。第4図は発明の実施例を
示す構成図である。
Next, a 20th actual journey example corresponding to the second invention of the present application will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a configuration diagram showing an embodiment of the invention.

標準波形・区分パターンメモリ部には、標準的な心電図
波形とその区分の組(N組)が保持されている。ここで
、現在の時刻点(1)の近傍の時刻点[t  el+ 
t + 82](e+≧1,e2≧1)とする。一般に
e1≠e2としても構わないが、ここでは、簡単のため
に81=82(=8)とする。入力波形バッファ47は
、現在の時刻点tの近傍の時刻点の心電図の値S ’ 
t ( S I−* r S t−*+l z・・・,
S,,+ S the−1 r S ++e)を保持す
る。
The standard waveform/segmentation pattern memory section holds sets (N sets) of standard electrocardiogram waveforms and their segments. Here, the time point [t el+
t + 82] (e+≧1, e2≧1). Generally, e1≠e2 may be satisfied, but here, for simplicity, it is assumed that 81=82 (=8). The input waveform buffer 47 stores the electrocardiogram value S' at a time point near the current time point t.
t (S I-* r S t-*+l z...,
S,, + S the-1 r S ++e).

学習・認識制御部46は心電図波形の現在の時刻点tの
近傍の心電図波形の値S、とその区分K,を取り出し、
パターン連想型ニューラルネットワーク42とリカレン
ト・ニューラルネットワーク43の内部パラメータの学
習に用いる。この学習フェーズについて第4図と第5図
(a)および(b)を用いて説明する。
The learning/recognition control unit 46 extracts the value S of the electrocardiogram waveform near the current time point t of the electrocardiogram waveform and its classification K,
It is used to learn the internal parameters of the pattern associative neural network 42 and the recurrent neural network 43. This learning phase will be explained using FIG. 4 and FIGS. 5(a) and (b).

4くターン連想型ニューラルネットワーク42では、入
力波形バッファ47に保存されている現在の時刻点tの
近傍の時刻点[ t − e ,  t + e ]に
対応する心電図波形の値S、とノイズ発生器44の出力
N,(N.,, Nt−e+1+・・・,N、,・・・
,Nt+*−1*N,+.)とを重畳した信号S ’t
(S’t−++r S’t−*+1+・・・+S′t+
・・・,S′、。*−1 1 8 ’ t+*)を入力
信号とし、時刻点tの区分Ktを教師信号とする。
In the four-turn associative neural network 42, the value S of the electrocardiogram waveform corresponding to the time point [t-e, t+e] near the current time point t stored in the input waveform buffer 47, and the noise generation Output N of the device 44, (N.,, Nt-e+1+..., N,,...
, Nt+*-1*N, +. ) and the superimposed signal S't
(S't-++r S't-*+1+...+S't+
...,S',. *-1 1 8' t+*) is used as an input signal, and the division Kt of time point t is used as a teacher signal.

これらの入力信号と教師信号を元にして、パターン連想
型ニューラルネットワーク42の内部パラメータの更新
を行う。この更新は、引用文献1により詳細に解説され
ているバックワード・プロパゲーションを用いて実行で
きる。以上に述べた学習操作を標準波形・区分パターン
メモリ部41に保持されている時刻点tの近傍の時刻点
[t−e,t+e]に対応する心電図波形値の値S′、
と区分K,について行う。学習後の誤差が十分に小さく
ない場合は、戴 以上に述べた学習操作を繰り返し、擬差が十分に小さく
なるまで学習操作を繰り返す。以上によっテ、パターン
連想型ニューラルネットワーク42の学習は終了する。
Based on these input signals and teacher signals, internal parameters of the pattern associative neural network 42 are updated. This update can be performed using backward propagation, which is explained in detail in Reference 1. The above-described learning operation is performed on the electrocardiogram waveform value S' corresponding to the time point [t-e, t+e] near the time point t stored in the standard waveform/segmentation pattern memory section 41,
and category K. If the error after learning is not small enough, the learning operation described above is repeated until the pseudo difference becomes small enough. Through the above steps, the learning of the pattern associative neural network 42 is completed.

この学習によってパターン連想型ニューラルネットワー
ク42は、時刻点tの近傍の時刻点[t−e,t十e]
に対応する心電図波形の値S,と時刻点t−1の区分K
 t−1から時刻点tの区分K、を認識する機能を有す
る。
Through this learning, the pattern associative neural network 42 is able to control the time point [te, t10e] near the time point t.
The value S of the electrocardiogram waveform corresponding to , and the division K of the time point t-1
It has a function of recognizing the division K of time point t from t-1.

リカレント・ニューラルネットワークの学習は、リカレ
ソト・ニューラルネットワーク43では、時刻点t−1
の区分K t−1を入力信号とし時刻点tの区分K、を
教師信号とする。これらの入力信号と教師信号を元にし
てリカレソト・ニューラルネットワーク43の内部パラ
メータの更新を行う。
Learning of the recurrent neural network is performed at time point t-1 in the recurrent neural network 43.
Let the section K t-1 of the time point t be the input signal, and the section K of the time point t be the teacher signal. Based on these input signals and the teacher signal, the internal parameters of the Ricaresoto neural network 43 are updated.

この更新は、引用文献lにより詳細に解説されているバ
ックワード・プロパゲーションを用いて実行できる。以
上に述べた学習操作を標準波形・区分パターンメモリ部
41に保持されている区分Ktについて行う。学習後の
誤差が十分に小さくない場合は、以上に述べた学習操作
を繰り返し、誤差が十分に小さくなるまで学習操作を繰
り返す。これによって、リカレソト・ニューラルネット
ワーク43の学習は終了する。この学習によってリカレ
ント・ニューラルネットワーク43は、時刻点t−1の
区分K t−1の時系列から時刻点tの区分Ktを予測
する機能を有する。
This update can be performed using backward propagation, which is described in detail in reference 1. The above-described learning operation is performed for the section Kt held in the standard waveform/section pattern memory section 41. If the error after learning is not small enough, the learning operation described above is repeated until the error becomes small enough. This completes the learning of the Ricaresoto neural network 43. Through this learning, the recurrent neural network 43 has a function of predicting the division Kt of the time point t from the time series of the division Kt-1 of the time point t-1.

次に、学習済みのパターン連想型ニューラルネットワー
ク42と学習済みのリカレント・ニューラルネットワー
ク43とを用いて心電図の区分認識のフェーズについて
第4図と第6図を用いて説明する。
Next, the phase of electrocardiogram segment recognition using the trained pattern associative neural network 42 and the trained recurrent neural network 43 will be described with reference to FIGS. 4 and 6.

時刻点tにおいての区分の認識では、入力波形は一時的
に入力波形バッファ47に蓄えられる。
Upon recognition of the section at time point t, the input waveform is temporarily stored in the input waveform buffer 47.

時刻点tにおいての区分の認識では、入力波形バッファ
47より取り出された時刻点tの近傍の時刻点[t−e
,t十e]に対応する心電図波形の値Stと区分バッフ
ァ45の時刻点tの区分の予測K′、(この予測につい
ては後述)をパターン連想型ニューラルネットワーク4
2の入力とする。
In recognizing the division at time point t, the time point [t-e
.
2 input.

このことによってパターン連想型ニューラルネットワー
ク42では時刻点tの区分の認識結果K,が出力として
得られる。この認識結果K,をリカレソト・ニューラル
ネットワーク43の入力とする。このことによってリカ
レソト・ニューラルネットワーク43では時刻点t+1
の区分の予測K’t+1が得られる。この子測K’t+
1を区分バッファ45に格納し、時刻点t+1において
の区分の認識に用いる。次の時刻点の区分を予測を保持
する区分バッファ45は認識に先だって初期化する。
As a result, the pattern associative neural network 42 obtains as an output the recognition result K of the classification of the time point t. This recognition result K is input to the Ricaresoto neural network 43. As a result, in the Rikaresoto neural network 43, the time point t+1
A prediction K't+1 for the partition is obtained. This child measurement K't+
1 is stored in the segmentation buffer 45 and used to recognize the segment at time point t+1. The partition buffer 45, which holds predictions of the partition of the next time point, is initialized prior to recognition.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、区分点の認識は、心電図波形の時間的
な構造に注目して行なわれるるため、従来の方式に比べ
て区分点の認識精度と確度がともに向上するという効果
がある。
According to the present invention, segment points are recognized by paying attention to the temporal structure of the electrocardiogram waveform, so that there is an effect that both the precision and accuracy of segment point recognition are improved compared to conventional methods.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の第1の実施例の構成を示すブロック図
、第2図(a)および(b)は本発明の第1の実施例の
学習フェーズの信号の流れを示す説明図、第3図は本発
明の第1の実施例の認識フェーズの信号の流れを示す説
明図、第4図は本発明の第2の実施例の構成を示すブロ
ック図、第5図(a)および(b)は本発明の第2の実
施例の学習フェーズの信号の流れを示す説明図、第6図
は本発明の第2の実施例の認識フェーズの信号の流れを
示す説明図、第8図はリカレント・ニューラルネットワ
ークの構成例を示す説明図、第7図はパターンM 想型
ニューラルネットワークの構成例を11・・・・・・波
形・区分パターンメモリ部、12・・・・・・パターン
連想型ニューラルネットワーク部、13・・・・・リカ
レソト・ニューラルネットワーク部、14・・・・・ノ
イズ発生器、15・・・・・・区分バッファ、16・・
・・・・学習・認識制御部、4l・・・・・・標準波形
・区分パターンメモリ部、42・・・・・・パターン連
想型ニューラルネットワーク部、43・・・・・・リカ
レソト・ニューラルネットワーク部、44・・・・・・
ノイズ発生器、45・・・・・・区分バッファ、46・
・・・・・学習・認識制御部、47・・・・・・入力波
形バッファ。
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) and (b) are signals of the learning phase of the first embodiment of the present invention. 3 is an explanatory diagram showing the flow of signals in the recognition phase of the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention. FIGS. 5(a) and 5(b) are explanatory diagrams showing the signal flow in the learning phase of the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is the signal flow in the recognition phase of the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration example of a recurrent neural network. FIG. 7 is a configuration example of a pattern M imaginary neural network. ...Pattern associative neural network unit, 13...Recall soto neural network unit, 14...Noise generator, 15...Division buffer, 16...
...Learning/recognition control unit, 4l...Standard waveform/segmentation pattern memory section, 42...Pattern associative neural network section, 43...Recoresoto neural network Part, 44...
Noise generator, 45... Division buffer, 46.
...Learning/recognition control unit, 47...Input waveform buffer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、標準的な心電図波形のパターンである標準波形パタ
ーンとその波形の区分を保持する標準波形・区分パター
ンメモリ部と、学習パターンの種類を増加し特定の学習
パターンのみに過度に学習することを防止するノイズ発
生器と、心電図波形パターンと予測された1時刻前の区
分から現時刻の波形区分を認識するパターン連想型ニュ
ーラルネットワークと、1時刻前までの区分パターンの
時系列からその時刻の区分を予測するリカレント・ニュ
ーラルネットワークと、予測された区分を保持する区分
バッファと、前記ノイズの重畳した標準パターンを前記
パターン連想型ニューラルネットワーク部に入力した際
に出力すべきパターンを与える教師信号として区分点を
与えてパターン連想型ニューラルネットワーク部を学習
させ、前記リカレント・ニューラルネットワーク部の学
習を制御する学習・認識制御部とを備えて成ることを特
徴とする予測型心電図波形認識装置。 2、学習時に、前記パターン連想型ニューラルネットワ
ーク部の入力に、現時刻の近傍の時間における標準パタ
ーンを保持する入力波形バッファとを備えて成ることを
特徴とする請求項1記載の予測型心電図波形認識装置。
[Claims] 1. A standard waveform/segmentation pattern memory section that holds a standard waveform pattern that is a standard electrocardiogram waveform pattern and its waveform divisions, and a standard waveform/segmentation pattern memory section that stores the standard waveform pattern that is a standard electrocardiogram waveform pattern and the divisions of the waveform, and increases the types of learning patterns and allows only specific learning patterns to be used. A noise generator that prevents excessive learning, a pattern associative neural network that recognizes the waveform division at the current time based on the predicted electrocardiogram waveform pattern from the division one time ago, and a pattern associative neural network that recognizes the waveform division at the current time based on the division pattern from one time ago. a recurrent neural network that predicts the time segment from the series; a segment buffer that holds the predicted segment; and a pattern that should be output when the noise-superimposed standard pattern is input to the pattern associative neural network unit. A predictive electrocardiogram waveform comprising: a learning/recognition control section that causes a pattern associative neural network section to learn by giving a division point as a teacher signal to give a training signal, and controls the learning of the recurrent neural network section. recognition device. 2. The predictive electrocardiogram waveform according to claim 1, characterized in that during learning, the input of the pattern associative neural network unit is provided with an input waveform buffer that holds a standard pattern at a time near the current time. recognition device.
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