基于趋势-残差分解与跨组件注意力的低血压预测网络OA
Hypotension prediction network based on trend-residual decomposition and cross-component attention
针对现有深度学习模型难以充分利用生理信号中,慢变血流动力学趋势与快变形态学特征之间互补信息的问题,本研究提出了一种基于趋势-残差分解与跨组件注意力的低血压预测网络.首先,利用趋势-残差分解策略,将连续生理信号显式解耦为低频趋势项与高频残差项,分别对应宏观血压演变与微观搏动形态;然后,设计跨组件注意力机制,构建两组特征间的双向交互,使模型能在捕捉长期趋势的同时,敏锐感知隐藏在高频波形中的早期代偿迹象.在 VitalDB 数据集上的实验结果表明,该方法在提前 5、10 和 15 min 的预测任务中,受试者工作特征曲线下面积(AUROC)分别达到 89.81%、81.30%和80.59%,显著优于传统方法.该模型可为临床医生提供连续且准确的术中风险量化评估.
To address the problem that existing deep learning models hard to fully utilize the complementary information between the slow-changing hemodynamic trends and fast-changing morphological features in physiological signals,we proposed a hypotension prediction network based on trend-residual decomposition and cross-component attention.Firstly,the trend-residual decomposition strategy was employed to explicitly decompose the continuous physiological signals into low-frequency trend components and high-fre-quency residual components,which correspond to the macroscopic evolution of blood pressure and the microscopic pulsation patterns,respectively.Then,a cross-component attention mechanism was designed to construct bidirectional interactions between the two sets of features,capture long-term trends while sensitively detecting early compensatory signs hidden within the high-frequency waveforms.Experiments on the VitalDB dataset demonstrated that the area under the receiver operating characteristic(AUROC)curve was 89.81%,81.30%and 80.59%for 5,10 and 15 min prediction windows,respectively,significantly outperforming the traditional meth-ods.This model can provide doctors with continuous and accurate intraoperative risk quantitative assessment.
江科;吴庞;王鹏;方震
中国科学院空天信息创新研究院 传感器技术全国重点实验室,北京 100094||中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京 100049中国科学院空天信息创新研究院 传感器技术全国重点实验室,北京 100094||中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京 100049中国科学院空天信息创新研究院 传感器技术全国重点实验室,北京 100094||中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京 100049中国科学院空天信息创新研究院 传感器技术全国重点实验室,北京 100094||中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京 100049
医药卫生
低血压预测趋势-残差分解深度学习注意力机制心电图光电容积脉搏波动脉压
Hypotension predictionTrend-residual decompositionDeep learningAttention mechanismElectrocardiogramPhotoplethysmogramArterial blood pressure
《生物医学工程研究》 2026 (2)
80-84,5
国家自然科学基金重点项目(62401547)国家自然科学基金项目(62371441)北京市自然科学基金-小米创新联合基金项目(L253012).
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