基于可解释堆叠深度学习模型的12导联心电图人工智能辅助多标签诊断及外部验证

《Diagnostics》:AI-Assisted Multilabel Diagnosis of 12-Lead Electrocardiograms Using an Interpretable Stacked Deep Learning Model with External Validation

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月30日 来源:Diagnostics 3.8

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摘要

背景: 12导联心电图(ECG)的自动化解读仍然具有挑战性,因为多种异常可能同时存在,并出现在特定的导联或短暂的波形片段中。我们开发了一个紧凑且可解释的框架,用于五类超类别多标签心电图诊断。方法: 我们使用官方折协议对PTB-XL记录进行评估,其中第1–8折用于训练,第9折用于验证监控和特定于类别的阈值选择,第10折用于独立内部测试。随后,我们在不重新训练、重新校准或进行外部阈值调整的情况下,将冻结的133万参数InceptionTime–CNN–BiGRU–Transformer模型及验证集导出的阈值应用于15,931份宁波心电图。我们还考察了校准、人口学亚组、计算效率以及互补的心电图领域归因方法。结果: 在PTB-XL第10折上Macro-AUROC达到90.83%,在宁波数据上达到88.85%,表明诊断排序总体一致,外部评估时有适度下降。敏感性分析显示,仅使用CNN在六个终点中的五个上优于冻结的主要模型。归因分析在代表性案例中突出了定性上合理的导联和时间模式,而校准和亚组分析进一步描述了模型在数据集偏移下的表现。结论: 我们的框架整合了泄漏感知开发、阈值控制的测试、冻结外部验证和多方法可解释性。这些发现支持将其作为多标签心电图解读的潜在辅助工具,进行进一步的前瞻性、本地校准评估。
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