Fetalni monitoring će dovesti do velikih promjena

Praćenje fetusa će dovesti do velikih promjena

Istraživači u Iranu su koristili duboku neuronsku mrežu (DNN) da izvuku fetalni elektrokardiogram (EKG) iz jednog abdominalnog EKG kanala. Njihova metoda, opisana u Fiziološkim mjerenjima, može poboljšati praćenje fetusa u budućnosti.

Kako izolovati fetalni EKG?

Trenutno se električna aktivnost fetalnog srca mjeri elektrokardiogramom dobijenim od elektroda sa EKG vodovima postavljenim na trbuh trudnice. Kliničari mogu koristiti fetalni EKG za procjenu zdravlja fetusa i dijagnosticiranje abnormalnosti.

Izazov? Teško je odvojiti fetalne EKG signale od abdominalnih EKG-a, koji sadrže signale od fetusa ("fetalni EKG") i majke ("maternal EKG"), kao i signale iz izvora smetnji kao što su kontrakcije mišića. Ovaj zadatak postaje sve zahtjevniji pred kraj trudnoće, kada je amplituda EKG signala fetusa uporediva sa amplitudama EKG-a majke.

Glavni autor studije, Arash Rasti-Meymandi, diplomirani student na Iranskom univerzitetu nauke i tehnologije, i njegove kolege došli su do pristupa koji se oslanja na DNN-ove za rješavanje problema.

Rasti-Meymandi je inspiriran Unetsom, konvolucijskim mrežama koje se obično koriste za zadatke segmentacije medicinske slike. On i njegov saradnik Aboozar Ghaffari primenili su modifikovanu verziju Uneta da prvo izvuku EKG trudnice, a zatim i EKG signal fetusa.

"Unet nadmašuje druge tehnike u segmentaciji slike", rekao je Rasti-Meymandi. "Da bismo izdvojili različite komponente abdominalnog EKG-a, detektovali smo abdominalne EKG signale u različitim rezolucijama (slično procesu koji se koristi u Unet modelu)"

DNN istraživača, nazvan AECG-DecompNet, koristi dvije podmreže u seriji za izdvajanje fetalnih EKG-a iz jednokanalnog abdominalnog EKG-a. Prva podmreža izdvaja EKG majke; drugi je fetalni EKG. Istraživači su odvojeno obučavali dvije podmreže koristeći simulirane EKG signale, a zatim evaluirali podmreže koristeći simulirane i stvarne abdominalne EKG snimke.

Koristeći grafički procesor, DNN istraživača može obraditi četiri sekunde abdominalnih EKG snimaka za otprilike jednu sekundu.

Budućnost DNN-a i fetalnog EKG-a

Za razliku od drugih metoda redukcije signalnog šuma koje zahtijevaju referentni EKG modalitet (P, Q, R, S i T valni oblici koji ukazuju na električnu aktivnost srca), višekanalni EKG, ili oboje, metoda istraživača zahtijeva samo jedan kanal, tj. Može. Ovo ne samo da poboljšava udobnost majke tokom snimanja EKG-a, već takođe zahteva manje resursa i manje vremena za implementaciju u poređenju sa tradicionalnim metodama snimanja EKG-a i ekstrakcije signala.

Istraživači su također otkrili da je njihova metoda bolje sačuvala oblik i strukturu fetalnih EKG signala u odnosu na druge metode -- svih pet valnih oblika je bilo dobro očuvano, što je omogućilo otkrivanje i dijagnozu fetalnih abnormalnosti.

"Glavni rezultat ove studije je efikasnost upotrebe DNN-a za efikasno izdvajanje fetalnih EKG signala iz jednokanalnih abdominalnih snimaka", rekao je Rasti-Meymandi za Physical World. "Trenutno radimo na sofisticiranijim algoritmima... kako bismo dodatno poboljšali tačnost ekstrakcije otkucaja srca."

Tim također radi na načinima implementacije DNN-a u realnom vremenu na pametnim telefonima.

Ograničenja njihovog pristupa uključuju potencijalno pretjerano oslanjanje na skup podataka za obuku, posebno sa slabim fetalnim EKG signalima, i širenje greške od prve podmreže u drugu.