使用人工智能对肌电学信号进行分类,用于检测神经肌肉疾病,使用大型临床获取数据库.
Mohamed Taha1,2, Shuaiqi Huang3, Xiaofeng Wang3
1Neurology Division, Massachusetts General Hospital, Boston, Massachusetts, USA.
Muscle & nerve
|November 29, 2025
概括
人工智能 (AI) 在分析电肌图 (EMG) 信号方面表现有前途. 然而,AI在临床环境中的准确性落后于精心策划的数据集,凸显了需要更强大的,以临床为重点的模型的需求.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 计算神经科学是一种神经科学.
- 临床电生理学 临床电生理学
背景情况:
- 人工智能 (AI) 展示了分析电肌图 (EMG) 信号的潜力.
- 人工智能在EMG分析中的临床应用受到小型,精心策划的数据集和可变准确度的阻碍.
- 在EMG分析中,区分肌肉活动,背景噪音和文物是关键的第一步.
研究的目的:
- 评估AI在分类针头EMG信号的性能,以检测肌肉活动.
- 通过使用EMG数据,评估AI区分肌缩性侧面硬化症 (ALS),肌病症和非疾病控制之间的能力.
- 为了比较AI模型在临床获得的EMG数据集与策划的EMG数据集上的性能.
主要方法:
- 使用了克利夫兰诊所基金会EMG数据库 (CCFDB),这是一个大型的,临床获得的EMG数据集.
- 采用两步人工智能分类:用于信号检测的卷积神经网络 (CNN),其次是随机森林和CNN用于临床分类.
- 应用的特征提取技术包括短期里叶变换 (STFT),离散波段变换 (DWT),连续波段变换 (CWT) 和波段包分解 (WPD).
主要成果:
- 包括608名参与者的EMG数据 (266名ALS,89名肌病,253名对照).
- 肌肉活动检测模型实现了85.4%的准确性.
- 使用双层CNN的连续波形变换 (CWT) 在CCFDB上产生了最佳的临床分类准确性 (62%);在精选数据集 (EMGlab) 上的性能达到91%.
结论:
- 在训练在精心策划的AI模型与临床获得的EMG数据集之间存在显著的性能差距.
- 现实世界临床EMG信号的变化和复杂性需要开发更强大的AI模型.
- 未来的研究应该优先考虑以临床为导向的AI开发,以提高AI在EMG分析中的翻译适用性.
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