Мониторинг плода приведет к серьезным изменениям
Оставить сообщение
Мониторинг плода приведет к серьезным изменениям
Исследователи из Ирана использовали глубокую нейронную сеть (DNN) для извлечения электрокардиограммы (ЭКГ) плода из одного канала брюшной ЭКГ. Их метод, описанный в разделе «Физиологические измерения», может улучшить мониторинг плода в будущем.
Как выделить ЭКГ плода?
В настоящее время электрическую активность сердца плода измеряют по электрокардиограмме, полученной от электродов с отведениями ЭКГ, помещенных на живот будущей матери. Клиницисты могут использовать ЭКГ плода для оценки здоровья плода и диагностики аномалий.
Соревнование? Трудно отделить сигналы ЭКГ плода от абдоминальных ЭКГ, которые содержат сигналы от плода («ЭКГ плода») и матери («ЭКГ матери»), а также сигналы от источников помех, таких как мышечные сокращения. Эта задача становится более сложной к концу беременности, когда амплитуда сигнала ЭКГ плода сравнима с амплитудой ЭКГ матери.
Ведущий автор исследования Араш Расти-Мейманди, аспирант Иранского университета науки и технологий, и его коллеги разработали подход, основанный на использовании DNN для решения проблемы.
Расти-Мейманди был вдохновлен Unets, свёрточными сетями, обычно используемыми для задач сегментации медицинских изображений. Он и его коллега Абузар Гаффари применили модифицированную версию Unet, чтобы сначала извлечь ЭКГ беременной женщины, а затем ЭКГ-сигнал плода.
«Unit превосходит другие методы сегментации изображений», — сказал Расти-Мейманди. «Чтобы извлечь различные компоненты абдоминальной ЭКГ, мы обнаружили сигналы абдоминальной ЭКГ с разным разрешением (аналогично процессу, используемому в модели Unet)».
Исследовательская DNN, названная AECG-DecompNet, использует две последовательные подсети для извлечения ЭКГ плода из одноканальной брюшной ЭКГ. Первая подсеть извлекает материнскую ЭКГ; второй – ЭКГ плода. Исследователи по отдельности обучили две подсети, используя смоделированные сигналы ЭКГ, а затем оценили подсети, используя смоделированные и реальные записи ЭКГ брюшной полости.
Используя графический процессор, DNN исследователей может обрабатывать четыре секунды записи ЭКГ брюшной полости примерно за одну секунду.
Будущее DNN и ЭКГ плода
В отличие от других методов шумоподавления сигнала, которые требуют эталонной модальности ЭКГ (формы кривых P, Q, R, S и T, которые указывают на электрическую активность сердца), многоканальной ЭКГ или того и другого, метод исследователей требует только одного канала, т.е. Может. Это не только повышает комфорт матери во время записи ЭКГ, но также требует меньше ресурсов и меньше времени для реализации по сравнению с традиционными методами записи ЭКГ и извлечения сигнала.
Исследователи также обнаружили, что их метод лучше сохраняет форму и структуру сигналов ЭКГ плода по сравнению с другими методами -- все пять волн хорошо сохраняются, что позволяет обнаруживать и диагностировать аномалии плода.
«Основным результатом этого исследования является эффективность использования DNN для эффективного извлечения сигналов ЭКГ плода из одноканальных абдоминальных записей», — сказал Расти-Мейманди в Physical World. «В настоящее время мы работаем над более сложными алгоритмами… для дальнейшего повышения точности извлечения частоты сердечных сокращений».
Команда также работает над способами реализации DNN в режиме реального времени на смартфонах.
Ограничения их подхода включают потенциальную чрезмерную зависимость от обучающего набора данных, особенно при слабых сигналах ЭКГ плода, и распространение ошибки от первой подсети ко второй.
