心脏听诊是用于检测和识别许多心脏病的最具成本效益的技术之一。基于Auscultation的计算机辅助决策系统可以支持他们的决定中的医生。遗憾的是，在临床试验中的应用仍然很小，因为它们中的大多数仅旨在检测音盲局部信号中的额外或异常波的存在，即，仅提供二进制地面真理变量（普通VS异常）。这主要是由于缺乏大型公共数据集，其中存在对这种异常波（例如，心脏杂音）的更详细描述。为基于听诊的医疗建议系统铺平了更有效的研究，我们的团队准备了目前最大的儿科心声数据集。从1568名患者的四个主要听诊位置收集了5282个录音，在此过程中，手动注释了215780人的心声。此外，并且首次通过专家注释器根据其定时，形状，俯仰，分级和质量来手动注释每个心脏杂音。此外，鉴定了杂音的听诊位置以及杂音更集中检测到杂音的位置位置。对于相对大量的心脏声音的这种详细描述可以为新机器学习算法铺平道路，该算法具有真实世界的应用，用于检测和分析诊断目的的杂波。
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呼吸声分类中的问题已在去年的临床科学家和医学研究员团体中获得了良好的关注，以诊断Covid-19疾病。迄今为止，各种模型的人工智能（AI）进入了现实世界，从人类生成的声音等人生成的声音中检测了Covid-19疾病，例如语音/言语，咳嗽和呼吸。实现卷积神经网络（CNN）模型，用于解决基于人工智能（AI）的机器上的许多真实世界问题。在这种情况下，建议并实施一个维度（1D）CNN，以诊断Covid-19的呼吸系统疾病，例如语音，咳嗽和呼吸。应用基于增强的机制来改善Covid-19声音数据集的预处理性能，并使用1D卷积网络自动化Covid-19疾病诊断。此外，使用DDAE（数据去噪自动编码器）技术来产生诸如输入功能的深声特征，而不是采用MFCC（MEL频率跳跃系数）的标准输入，并且它更好地执行比以前的型号的准确性和性能。
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Mechanistic cardiac electrophysiology models allow for personalized simulations of the electrical activity in the heart and the ensuing electrocardiogram (ECG) on the body surface. As such, synthetic signals possess known ground truth labels of the underlying disease and can be employed for validation of machine learning ECG analysis tools in addition to clinical signals. Recently, synthetic ECGs were used to enrich sparse clinical data or even replace them completely during training leading to improved performance on real-world clinical test data. We thus generated a novel synthetic database comprising a total of 16,900 12 lead ECGs based on electrophysiological simulations equally distributed into healthy control and 7 pathology classes. The pathological case of myocardial infraction had 6 sub-classes. A comparison of extracted features between the virtual cohort and a publicly available clinical ECG database demonstrated that the synthetic signals represent clinical ECGs for healthy and pathological subpopulations with high fidelity. The ECG database is split into training, validation, and test folds for development and objective assessment of novel machine learning algorithms.
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Covid-19大流行为感染检测和监测解决方案产生了重大的兴趣和需求。在本文中，我们提出了一种机器学习方法，可以使用在消费者设备上进行的录音来快速分离Covid-19。该方法将信号处理方法与微调深层学习网络相结合，提供了信号去噪，咳嗽检测和分类的方法。我们还开发并部署了一个移动应用程序，使用症状检查器与语音，呼吸和咳嗽信号一起使用，以检测Covid-19感染。该应用程序对两个开放的数据集和最终用户在测试版测试期间收集的嘈杂数据显示了鲁棒性能。
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本文的目的是比较医学声学任务中不同可学习的前端。已经实施了一个框架，以将人类的呼吸道声音和心跳分为两类，即健康或受病理影响。在获得两个合适的数据集后，我们开始使用两个可学习的前端（叶子和nnaudio）对声音进行分类，以及一个不可学习的基线前端，即mel-Filterbanks。然后，计算出的功能将被馈送到两种不同的CNN模型中，即VGG16和EfficityNet。前端根据参数，计算资源和有效性的数量进行了仔细的基准测试。这项工作表明了神经音频分类系统中可学习前端的整合如何提高性能，尤其是在医学声学领域。但是，此类框架的使用使所需的数据数量更大。因此，如果可用于培训的数据量足够大以帮助特征学习过程，则它们很有用。
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多媒体异常数据集在自动监视中发挥着至关重要的作用。它们具有广泛的应用程序，从异常对象/情况检测到检测危及生命事件的检测。该字段正在接收大量的1.5多年的巨大研究兴趣，因此，已经创建了越来越多地专用于异常动作和对象检测的数据集。点击这些公共异常数据集使研究人员能够生成和比较具有相同输入数据的各种异常检测框架。本文介绍了各种视频，音频以及基于异常检测的应用的综合调查。该调查旨在解决基于异常检测的多媒体公共数据集缺乏全面的比较和分析。此外，它可以帮助研究人员选择最佳可用数据集，用于标记框架。此外，我们讨论了现有数据集和未来方向洞察中开发多峰异常检测数据集的差距。
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信号处理是几乎任何传感器系统的基本组件，具有不同科学学科的广泛应用。时间序列数据，图像和视频序列包括可以增强和分析信息提取和量化的代表性形式的信号。人工智能和机器学习的最近进步正在转向智能，数据驱动，信号处理的研究。该路线图呈现了最先进的方法和应用程序的关键概述，旨在突出未来的挑战和对下一代测量系统的研究机会。它涵盖了广泛的主题，从基础到工业研究，以简明的主题部分组织，反映了每个研究领域的当前和未来发展的趋势和影响。此外，它为研究人员和资助机构提供了识别新前景的指导。
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在许多临床情况下，迫切需要具有自动呼吸声分析能力的可靠，遥远，连续的实时呼吸声监测仪，例如在监测2019年冠状病毒疾病的疾病进展中，以用手持式听觉仪替换常规的听诊。但是，在实际应用中尚未验证强大的计算机呼吸道声音分析算法。 In this study, we developed a lung sound database (HF_Lung_V1) comprising 9,765 audio files of lung sounds (duration of 15 s each), 34,095 inhalation labels, 18,349 exhalation labels, 13,883 continuous adventitious sound (CAS) labels (comprising 8,457 wheeze labels, 686个Stridor标签和4,740个Rhonchi标签）和15,606个不连续的不定声标签（所有crack带）。我们进行了长期短期记忆（LSTM），门控复发单元（GRU），双向LSTM（BILSTM），双向GRU（BIGRU），卷积神经网络（CNN）-LSTM，CNN-GRU，CNN-BILSTM，CNN-BILSTM，CNN-BILSTM，CNN-BILSTM，CNN-GRU，我们进行了基准测试。和CNN-BIGRU模型用于呼气阶段检测和不定声检测。我们还对基于LSTM的模型，单向模型和双向模型以及带有CNN和CNN的模型之间进行了性能比较。结果表明，这些模型在肺部声音分析中表现出足够的性能。在大多数定义任务中，基于GRU的模型在接收器操作特征曲线下的F1分数和区域上优于基于LSTM的模型。此外，所有双向模型的表现都优于其单向对应物。最后，添加CNN提高了肺部声音分析的准确性，尤其是在CAS检测任务中。
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如今，人工智能（AI）已成为临床和远程医疗保健应用程序的基本组成部分，但是最佳性能的AI系统通常太复杂了，无法自我解释。可解释的AI（XAI）技术被定义为揭示系统的预测和决策背后的推理，并且在处理敏感和个人健康数据时，它们变得更加至关重要。值得注意的是，XAI并未在不同的研究领域和数据类型中引起相同的关注，尤其是在医疗保健领域。特别是，许多临床和远程健康应用程序分别基于表格和时间序列数据，而XAI并未在这些数据类型上进行分析，而计算机视觉和自然语言处理（NLP）是参考应用程序。为了提供最适合医疗领域表格和时间序列数据的XAI方法的概述，本文提供了过去5年中文献的审查，说明了生成的解释的类型以及为评估其相关性所提供的努力和质量。具体而言，我们确定临床验证，一致性评估，客观和标准化质量评估以及以人为本的质量评估作为确保最终用户有效解释的关键特征。最后，我们强调了该领域的主要研究挑战以及现有XAI方法的局限性。
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为了推动满足所有人需求并使医疗保健民主化的健康创新，有必要评估各种分配转变的深度学习（DL）算法的概括性能，以确保这些算法具有强大的态度。据我们所知，这项回顾性研究是第一个开发和评估从跨种族，年龄和性别的长期跳动间隔的AF事件检测的深度学习模型（DL）模型的概括性能（DL）模型的概括。新的复发DL模型（表示为ARNET2）是在2,147名患者的大型回顾性数据集中开发的，总计51,386小时连续心电图（ECG）。对来自四个中心（美国，以色列，日本和中国）的手动注释测试集评估了模型的概括，总计402名患者。该模型在以色列海法的Rambam医院Holter Clinic的1,730个Consecutives Holter记录中进一步验证了该模型。该模型的表现优于最先进的模型，并且在种族，年龄和性别之间进行了广泛的良好。女性的表现高于男性和年轻人（不到60岁），并且在种族之间显示出一些差异。解释这些变化的主要发现是心房颤动患病率更高（AFL）的群体的性能受损。我们关于跨组的ARNET2相对性能的发现可能对选择相对于感兴趣群的首选AF检查方法具有临床意义。
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心律不齐的右心肌病（ARVC）是一种遗传性心肌疾病，在患者生命的第二和十年之间出现，导致35岁之前的心脏突然死亡的20％。在心电图（ECG）上，在降低过早心血管死亡率中可能具有至关重要的作用。在我们的分析中，我们首先概述了基于纸张的ECG信号的数字化过程，该空间过滤器旨在消除数据集图像中与ECG波形无关的黑暗区域，从而产生不良的噪声。接下来，我们建议使用低 - 复杂性卷积神经网络来检测心律失常心脏病，迄今为止尚未通过使用深度学习方法来研究，迄今为止的使用，达到高分类准确性，即99.98％的训练和98.6％测试准确性，与其他心律失常异常相反，在疾病上，其主要鉴定标准是ECG形态的无限千伏变化。最后，通过进行光谱分析，我们研究了与ARVC患者相对应的正常ECG和ECG之间频率领域的显着区别。在我们遇到统计学上显着分化的18个频率中，有16个中，正常的心电图的特征是与异常相比更大的归一化振幅。本文进行的总体研究强调了将数学方法整合到各种疾病的检查和有效诊断中的重要性，旨在为他们的成功治疗做出重大贡献。
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我们寻求基于8,380临床验证样品的咳嗽声，评估Covid-19的快速初级筛查工具的检测性能，从8,380临床验证的样品进行实验室分子测试（2,339 Covid-19阳性和6,041个Covid-19负面）。根据患者的定量RT-PCR（QRT-PCR）分析，循环阈值和淋巴细胞计数，根据结果和严重程度临床标记样品。我们所提出的通用方法是一种基于经验模式分解（EMD）的算法，其随后基于音频特征的张量和具有称为Deplecough的卷积层的深层人工神经网络分类器的分类。基于张量尺寸的数量，即DepeCough2D和DeepCOUGH3D，两种不同版本的深度。这些方法已部署在多平台概念验证Web应用程序CoughDetect中以匿名管理此测试。 Covid-19识别结果率达到了98.800.83％，敏感性为96.431.85％的有前途的AUC（面积），特异性为96.201.74％，81.08％5.05％AUC，用于识别三个严重程度。我们提出的Web工具和支持稳健，快速，需要Covid-19的需求识别的基础算法有助于快速检测感染。我们认为，它有可能大大妨碍世界各地的Covid-19大流行。
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对医疗保健监控的远程工具的需求从未如此明显。摄像机测量生命体征利用成像装置通过分析人体的图像来计算生理变化。建立光学，机器学习，计算机视觉和医学的进步这些技术以来的数码相机的发明以来已经显着进展。本文介绍了对生理生命体征的相机测量综合调查，描述了它们可以测量的重要标志和实现所做的计算技术。我涵盖了临床和非临床应用以及这些应用需要克服的挑战，以便从概念上推进。最后，我描述了对研究社区可用的当前资源（数据集和代码），并提供了一个全面的网页（https://cameravitals.github.io/），其中包含这些资源的链接以及其中引用的所有文件的分类列表文章。
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胎儿心电图（FECG）首先在20世纪初从母体腹表面记录。在过去的五十年中，最先进的电子技术和信号处理算法已被用于将非侵入性胎儿心电图转化为可靠的胎儿心脏监测技术。在本章中，已经对来自非侵入性母亲腹部录像进行了建模，提取和分析的主要信号处理技术，并详细介绍了来自非侵入性母亲腹部录像的型号的建模，提取和分析。本章的主要主题包括：1）FECG的电生理学从信号处理视点，2）母体体积传导介质的数学模型和从体表的FECG的波形模型，3）信号采集要求，4）基于模型的FECG噪声和干扰取消的技术，包括自适应滤波器和半盲源分离技术，以及5）胎儿运动跟踪和在线FECG提取的最近算法的进步。
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心血管疾病（CVD）是全球死亡的第一大原因。尽管有越来越多的证据表明心房颤动（AF）与各种CVD有着密切的关联，但这种心律不齐通常是使用心电图（ECG）诊断的，这是一种无风险，无侵入性和具有成本效益的工具。在任何威胁生命的疾病/疾病发展之前，不断和远程监视受试者的心电图信息迅速诊断和及时对AF进行预处理的潜力。最终，可以降低CVD相关的死亡率。在此手稿中，展示了体现可穿戴心电图设备，移动应用程序和后端服务器的个性化医疗系统的设计和实施。该系统不断监视用户的心电图信息，以提供个性化的健康警告/反馈。用户能够通过该系统与他们的配对健康顾问进行远程诊断，干预措施等。已经评估了实施的可穿戴ECG设备，并显示出极好的一致性（CVRMS = 5.5％），可接受的一致性（CVRMS = CVRMS = CVRMS = 12.1％），可忽略不计的RR间隙错误（<1.4％）。为了提高可穿戴设备的电池寿命，提出了使用ECG信号的准周期特征来实现压缩的有损压缩模式。与公认的架构相比，它在压缩效率和失真方面优于其他模式，并在MIT-BIH数据库中以ECG信号的某个PRD或RMSE达到了至少2倍的Cr。为了在拟议系统中实现自动化AF诊断/筛查，开发了基于重新系统的AF检测器。对于2017年Physionet CINC挑战的ECG记录，该AF探测器获得了平均测试F1 = 85.10％和最佳测试F1 = 87.31％，表现优于最先进。
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由于照顾不断增长的老年人口的医疗和财务需求，对跌倒的及时可靠发现是一个大型且快速增长的研究领域。在过去的20年中，高质量硬件（高质量传感器和AI微芯片）和软件（机器学习算法）技术的可用性通过为开发人员提供开发此类系统的功能，从而成为这项研究的催化剂。这项研究开发了多个应用组件，以研究秋季检测系统的发展挑战和选择，并为未来的研究提供材料。使用此方法开发的智能应用程序通过秋季检测模型实验和模型移动部署的结果验证。总体上表现最好的模型是标准化的RESNET152，并带有2S窗口尺寸的调整数据集，可实现92.8％的AUC，7.28％的灵敏度和98.33％的特异性。鉴于这些结果很明显，加速度计和心电图传感器对秋季检测有益，并允许跌倒和其他活动之间的歧视。由于所得数据集中确定的弱点，这项研究为改进的空间留下了很大的改进空间。这些改进包括在跌落的临界阶段使用标签协议，增加数据集样品的数量，改善测试主题表示形式，并通过频域预处理进行实验。
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背景：基于AI的足够大型，精心策划的医疗数据集的分析已被证明有望提供早期检测，更快的诊断，更好的决策和更有效的治疗方法。但是，从多种来源获得的如此高度机密且非常敏感的医疗数据通常受到高度限制，因为不当使用，不安全的存储，数据泄漏或滥用可能侵犯了一个人的隐私。在这项工作中，我们将联合学习范式应用于异质的，孤立的高清心电图集，该图从12铅的ECG传感器阵列到达来训练AI模型。与在中心位置收集相同的数据时，我们评估了所得模型的能力，与经过训练的最新模型相比，获得了等效性能。方法：我们提出了一种基于联合学习范式训练AI模型的隐私方法，以培训AI模型，以实现异质，分布式，数据集。该方法应用于基于梯度增强，卷积神经网络和具有长期短期记忆的复发神经网络的广泛机器学习技术。这些模型在一个心电图数据集上进行了培训，该数据集包含从六名地理分开和异质来源的43,059名患者收集的12个铅录音。研究结果：用于检测心血管异常的AI模型的结果集获得了与使用集中学习方法训练的模型相当的预测性能。解释：计算参数的方法在本地为全局模型做出了贡献，然后仅交换此类参数，而不是ML中的整个敏感数据，这有助于保留医疗数据隐私。
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爆发两年多后，Covid-19的大流行继续困扰世界各地的医疗系统，给稀缺资源带来压力，并夺走了人类的生命。从一开始，已经采用了各种基于AI的CoVID-19检测和监测工具，以试图通过及时诊断来阻止感染的潮流。特别是，已经建议计算机试听是一种非侵入性，成本效益和环保的替代方法，可通过声音通过声音来检测COVID-19的感染。但是，像所有AI方法一样，计算机试镜也很大程度上取决于可用数据的数量和质量，并且由于此类数据的敏感性，大规模的COVID-19声音数据集很难获取 - 除其他原因外。为此，我们介绍了COVYT数据集 - 一种新颖的Covid-19数据集，该数据集是从包含来自65位演讲者的8个小时以上语音的公共资源中收集的。与其他现有的COVID-19声音数据集相比，COVYT数据集的独特功能是，它包括所有65位扬声器的covid-19正和负样本。我们使用可解释的音频描述来分析Covid-19的声学表现，并使用可解释的音频描述，并研究几种分类场景，并调查一些分类场景，以将基于公平的言语的COVID进行适当的分配策略-19检测。
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听诊器录制的胸部声音为新生儿的偏远有氧呼吸健康监测提供了机会。然而，可靠的监控需要高质量的心脏和肺部声音。本文介绍了新生胸部声音分离的新型非负基质分子（NMF）和非负矩阵协同分解（NMCF）方法。为了评估这些方法并与现有的单源分离方法进行比较，产生人工混合物数据集，包括心脏，肺和噪音。然后计算用于这些人造混合物的信噪比。这些方法也在现实世界嘈杂的新生儿胸部声音上进行测试，并根据生命符号估计误差评估，并在我们以前的作品中发达1-5的信号质量得分。此外，评估所有方法的计算成本，以确定实时处理的适用性。总的来说，所提出的NMF和NMCF方法都以2.7db到11.6db的下一个最佳现有方法而言，对于人工数据集，0.40至1.12的现实数据集的信号质量改进。发现10S记录的声音分离的中值处理时间为NMCF和NMF的342ms为28.3。由于稳定且稳健的性能，我们认为我们的提出方法可用于在真实的环境中弃绝新生儿心脏和肺部。提出和现有方法的代码可以在：https://github.com/egrooby-monash/heart-and-lung-sound-eparation。
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可穿戴设备和医疗器互联网（IOMT）的最新发展允许实时监控和记录心电图（ECG）信号。然而，由于能量和内存约束，对ECG信号的连续监测在低功耗可穿戴设备中具有挑战性。因此，在本文中，我们提出了一种新颖和节能的方法，用于连续监测低功耗可穿戴设备的心脏。所提出的方法由三个不同的层组成：1）噪声/伪像检测层，以级别ECG信号的质量; 2）正常/异常拍摄分类层以检测心电图信号中的异常，3）异常搏动分类层以检测来自ECG信号的疾病。此外，分布式多输出卷积神经网络（CNN）架构用于降低边缘/云之间的能量消耗和等待时间。我们的方法论在众所周知的MIT-BIH心律失常数据集上达到了99.2％的准确性。 Real硬件的评估表明，我们的方法是适用于具有32KB最小RAM的设备。此外，与最先进的工作相比，所提出的方法可以获得7美元的能效。
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