孙庆华 / Qinghua Sun

孙庆华

副研究员

山东大学 控制科学与工程学院

以确定学习理论与心电动力学图(CDG)为核心方法,聚焦心血管疾病早期精准诊断与肿瘤治疗相关心脏损伤检测。

关于


我于2021年获华南理工大学博士学位,现任山东大学控制科学与工程学院副研究员。主要研究方向为确定学习理论、动态模式识别、智能医学工程,以及基于确定学习的心血管疾病智能诊断。

主持国家自然科学基金青年基金1项、山东省青年科学基金1项,承担国家自然科学基金区域联合创新基金子课题1项,并作为核心成员参与国家自然科学基金重大项目、国家重大科研仪器研制项目、国家重点研发计划等多项国家级科研项目。

所在团队:王聪教授团队(山东大学控制科学与工程学院动态学习与智能医学团队)。

  • 主持 国家自然科学基金青年基金 1项
  • 主持 山东省青年科学基金 1项
  • 承担 NSFC区域联合创新基金子课题 1项
  • 核心参与 国家重大项目/仪器研制/重点研发 多项

研究方向

心电信号智能分析 确定学习与心电动力学图 心血管疾病AI诊断 肿瘤治疗相关心脏损伤检测

研究方向


研究围绕一条清晰主线:以确定学习理论为核心方法,通过对心电信号的动力学建模与分析,解决心血管疾病早期精准诊断的关键难题,并跨域拓展到肿瘤治疗相关心脏损伤(RIHD)检测。

2020-2022
临床转化
2023
跨模态验证
2024
动静融合
2025-2026
前沿突破

第一阶段:CDG临床转化与验证

2020-2022

在阜外医院、齐鲁医院、石河子医院三中心收集781例经冠脉造影患者数据,验证CDG检测心电图正常患者心肌缺血的能力。

灵敏度90.1% · 特异度85.2% · AUC 0.93

CDG+集成学习三中心499例,准确率89.10%;PTB公开集泛化91.11%。PCI术后CDG由散乱变规整。

第二阶段:跨模态验证

2023

利用冠脉CT血管成像(CCTA)和CT血流储备分数(CT-FFR)验证CDG诊断价值,纳入456例疑似冠心病患者。

准确率79.56% · AUC 0.836 · ECG阴性亚组AUC 0.842

CDG值与CT-FFR显著相关(r=-0.395, P<0.001),表明CDG不仅反映解剖狭窄,还部分反映功能缺血信息。

第三阶段:动静特征融合(高产年)

2024 · 6篇论文

实现心电图"静态度量"与"动态特征"有机融合,提升模型可解释性。

心律分类91.71% · MI检测94.50% · 病因鉴别AUROC 0.9238

首次实现基于心电图的心肌缺血病因鉴别(冠脉狭窄 vs 慢血流);提出StackTree、Shapelets可解释性方法。

第四阶段:前沿课题突破

2025-2026

知识驱动多导联网络(FEC-KML)融合临床知识;解剖学引导时空动力学融合(AG-STDF)筛查冠脉微血管功能障碍;CDG-MACE评分推向临床风险分层。

MI检测>94% · 定位>87% · CSF检测AUROC 0.9467

AG-STDF发表于生物医学工程顶刊IEEE TBME,代表该方向国际前沿水平。

核心方法:心电动力学图(CDG)


CDG由王聪教授等提出(Wang et al., Science China Information Sciences, 2016),所有研究工作均围绕CDG展开。

12-lead ECG Kors变换 3导联VCG ST-T段定位 RBF神经网络动力学建模 三维CDG可视化

理论基础

基于确定学习理论,对由非线性动力系统产生的周期性/回归性时间序列进行神经网络建模,实现系统未知动力学的局部精确逼近。

物理意义

CDG代表心室复极离散度的变化率。正常人CDG呈规整螺旋形态;心肌缺血/损伤时复极离散度增大、传导异常,CDG呈散乱混沌形态。这一明确物理含义是CDG区别于纯深度学习方法的根本优势。

临床价值

常规心电图对心肌缺血诊断敏感性不足(约60%缺血患者心电图正常)。CDG提供无创、低成本、操作便捷的补充诊断手段,在多项临床验证中证明可弥补常规心电图不足,并为临床医生理解与信任奠定基础。

论文发表


14
第一/通讯作者
12
SCI期刊
1
中科院1区
6
2区及以上
5
IF>5
2026
AG-STDF: Anatomy-Guided ECG Spatiotemporal Dynamical Fusion for Screening Coronary Microvascular Dysfunction
IEEE Transactions on Biomedical Engineering · 2026
IF 4.4 CAS Zone 2 顶刊
冠脉慢血流(CSF)无创检测AUROC=0.9467,可定量预测冠脉血流速度(CTFC R²=0.5951)。发表于生物医学工程旗舰期刊。
CDG-MACE评分模型:面向急诊胸痛但心电图正常患者的风险分层
Physiological Measurement · 2026
IF 2.5 CAS Zone 4
将CDG技术转化为临床可用风险分层评分系统,推动CDG从辅助诊断工具向临床风险量化评分工具转化。
DOI: 待发表
2025
A multi-lead group network for myocardial infarction detection and localization based on clinical knowledge-driven and dynamic-static feature fusion
Expert Systems with Applications · 2025
IF 9.4 JCR Q1 CAS Zone 1
知识驱动多导联网络(FEC-KML),融合12导联解剖分区与CDG动力学,PTB-XL上MI检测>94%、定位>87%。
2024
Multiscale Joint Recurrence Quantification Analysis Integrating ECG Spatiotemporal and Dynamic Information for Cardiopathy Detection
IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement · 2024
IF 7.0 JCR Q1 CAS Zone 2
多尺度联合递归量化分析(MSJRQA)融合时空与动态特征,MI检测准确率94.50%,区分MI与非MI但伴ST-T异常患者90.78%。
Concurrent Analysis of Dynamic and Static Features for Classifying Cardiac Rhythms
IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement · 2024
IF 7.0 JCR Q1 CAS Zone 2
动静特征融合的心律失常分类,DS证据理论融合CDG动态特征与QT间期静态特征,4类心律91.71%、7类88.93%。
Multi-phase ECG dynamic features for detecting myocardial ischemia and identifying its etiology using deterministic learning
Biomedical Signal Processing and Control · 2024
IF 5.7 JCR Q2 CAS Zone 2
首次实现基于心电图的心肌缺血病因鉴别——区分冠脉狭窄(COAS)和冠脉慢血流(CSF)。缺血检测AUROC=0.9126,病因鉴别AUROC=0.9238。
An interpretable ensemble trees method with joint analysis of static and dynamic features for myocardial infarction detection
Physiological Measurement · 2024
IF 2.5 CAS Zone 4
StackTree可解释集成树,简化随机森林,保持97.1%准确率(PTB)的同时生成可理解的决策规则。
An interpretable shapelets-based method for myocardial infarction detection using dynamic learning and deep learning
Physiological Measurement · 2024
IF 2.5 CAS Zone 4
将深度学习shapelets引入CDG动力学信号进行局部模式提取,准确率94.11%。
Early and Accurate Detection of Radiation-induced Heart Damage by Cardiodynamicsgram
Journal of Cardiovascular Translational Research · 2024
IF 2.6 JCR Q2
将CDG跨域拓展到肿瘤治疗相关心脏损伤(RIHD)检测。动物模型中CDG变化早于组织病理学改变,为临床转化提供实验依据。
2023
ECG-based cardiodynamicsgram can reflect anomalous functional information in coronary artery disease
Clinical Cardiology · 2023
IF 2.8 JCR Q2
利用CCTA和CT-FFR验证CDG诊断价值,456例患者,准确率79.56%,AUC=0.836;CDG与CT-FFR显著相关(r=-0.395)。
2022
Early detection of myocardial ischemia in 12-lead ECG using deterministic learning and ensemble learning
Computer Methods and Programs in Biomedicine · 2022
IF 6.4 JCR Q1 CAS Zone 2
CDG+集成学习三中心499例非诊断性心电图患者,Bagging异构集成,准确率89.10%,PTB泛化91.11%。
A dynamic learning-based ECG feature extraction method for myocardial infarction detection
Physiological Measurement · 2022
IF 2.5 CAS Zone 4
多尺度分解和混合特征选择的CDG动态特征提取,PTB数据集MI检测94.75%,齐鲁医院200例独立验证84.96%。
动态学习赋能心电图评估急性冠脉综合征患者经皮冠脉介入术疗效的研究
中华急诊医学杂志 · 2022
CSCD核心
203例ACS患者,CDG在PCI术后由散乱变规整,90.28%术后无残余狭窄患者CDG指标显著降低(P<0.001)。
2020
基于确定学习及心电动力学图的心肌缺血早期检测研究
自动化学报 · 2020
EI / CSCD / 北大核心
CDG大规模临床验证,781例冠脉造影患者,灵敏度90.1%、特异度85.2%、AUC 0.93;发现假阳性患者多存在冠脉慢血流(临床漏诊的真实心肌缺血)。

联系与合作


机构山东大学 控制科学与工程学院 / 智能医学工程研究中心

职务副研究员

邮箱zztisunqinghua@sdu.edu.cn

GitHub[待补充 / TBD]

合作团队

陈玉国教授团队

山东大学齐鲁医院急诊科 · 临床问题定义、数据采集与验证

王锡明教授团队

山东省立医院影像科 · CCTA/CT-FFR影像学对照验证

袁双虎教授团队

山东省肿瘤医院放疗科 · 放射性心脏损伤动物模型,实现CDG跨域拓展