Abstract
Fetal heart rate monitoring is important information to assess fetal well-being. Non-invasive fetal ECG (electrocardiography) can be derived from maternal abdominal signal. And various promising signal processing methods have been introduced to extract fetal ECG from mother's composite abdominal signal. However, non-invasive fetal ECG monitoring still has not been widely used in clinical practice due to insufficient reliable measurement and difficulty of signal processing. In application of signal processing method to extract fetal ECG, it might be lower signal to noise ratio due to time varying white Gaussian noise. In this paper, time varying Kalman smoother is proposed to remove white noise in fetal ECG and its feasibility is confirmed. Wiener process was set as Kalman system model and covariance matrix was modified according to white Gaussian noise level. Modified error covariance matrix changed Kalman gain and degree of smoothness. Optimal covariance matrix according to various amplitude in Gaussian white noise was extracted by 5 channel fetal ECG model, and feasibility of proposed method could be confirmed.
태아심박의 모니터링은 태아의 안녕을 평가하기 위해 중요한 정보이다. 비관혈적인 태아심전도는 산모의 복부 신호로부터 추출될 수 있다. 따라서 산모 복부의 혼합 신호로부터 태아심전도를 추출하기 위해 많은 유망한 신호처리 방법들이 개발되어 왔다. 그러나 비관혈적인 태아심전도는 안정적인 신호 측정법이 부족하고 신호처리 방법의 어려움으로 여전히 임상에서 널리 적용되지 못하고 있다. 태아심전도를 추출하는 신호처리 결과는 가우시안 백색잡음에 의해 신호대잡음비가 낮아질 수 있다. 본 논문에서는 태아심전도에서 시간에 따라 변하는 백색잡음 신호를 제거하여 신호대잡음비를 높이기 위한 방법으로 시변 칼만 평활기를 제안하였고 그 가능성을 확인하였다. Wiener 과정을 시스템 모델로 설정하고 백색잡음 크기에 따라 공분산 행렬을 수정하였으며, 이를 통해 칼만 이득을 변화시켜 평활화 정도를 가변시킬 수 있도록 설계하였다. 5채널 태아심전도 모델을 이용하여 백색잡음의 크기에 따른 최적 공분산 행렬 값을 구하였고, 모의실험을 통해 제안된 방법의 가능성을 확인할 수 있었다.
