This paper describes the implementation of a real time fetal ECG monitoring system in which an adaptive multi-channel noise canceller is realized using the Texas Instruments TMS32020 progrmmmable ditital signal processor. An ECG signal from the electrode placed on the mother's abdomen and three ECGs from those on the chest are applied as the desired signal and the referened inputs, respectively, of the multi-channel filter. The coefficients of the filter are updated using the LMS algorithm such that the output of the multi-channel filter copies the maternal ECG embedded in the abdominal ECG. The enhanced fetal ECG is obtained by subtracting the filter output from the abdominal ECG, and the difference signal is recorded. Both off-line and on-line experimental results are presented to verify the effectiveness of the parameters for the digital signal processing algorithms and the prototype system.
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.
In this paper, we have proposed a new method to extract the fetal ECG from a pregnant woman's abdominal signal using least square acceleration (LSA) filter and adaptive impulse correlation (AIC) filter. To evaluate the performance, the proposed method and other fetal ECG extraction techniques were processed using the real ECG data and then the results were compared. According to comparative results, the proposed method is powerful and successful for extracting the fetal ECG. It was able to separate perfectly even though the fetal beats overlap with the QRS wave of the maternal beats and to extract fetal ECG using any single-channel abdominal signal measured from pregnant woman's abdominal surface. Also, it could be implemented easily by fast computation time and simple structure. It is sure that our method could be useful for portable fetal monitoring system.
Fetal monitoring is a routine procedure to obtain a record of physiologic functions during pregnancy and labor. It is required to determine fetal heart frequency accurately. There are various types of fetal heart rate(FHR) determination and the most frequently applied method is transabdominal Doppler ultrasound. However, in the case of weak or noise corrupted Doppler ultrasound signals, conventional peak detections and the autocorrelation function method have many difficulties to determine FHR precisely. Also the autocorrelation function is effected by threshold level and window size. To solve these problems, the high resolution pitch determination algorinthm is introduced to detect FHR from Doppler ultrasound signals. This scheme digitally processes Doppler ultrasound signal for digital rectification, envelope detection, decimation and correlation calculation of two interconnected segments and then FHR is determined by its maximal value. Even in the case of a greatly smeared noise signal, this algorithm is able to search FHR more accurately than autocorrelation function by means of compensating FHR with a constant correlation threshold. This algorithm is simulated by 386-MATLAB on PC 486/DX and verified that it is superior to the autocorrelation function method.
Digital FHR monitoring system based on the personal computer combined wi th the digital signal processing (DSP) board was implemented. The DSP board acquires and digitally processes ultrasound fetal Doppler signal for digital rectification, envelope detection, autocorrealtion function calculation and its peak position detection. The personal computer interfaced with the DSP board is in charge of graphic display, hardcopy, data taransmission and on-line analysis of fetal heart rate change including on-line warning system, base-line estmation, acceleration, deceleration and variability. The advantages of PC-DSP based system can be summarized as follows: 1) Minimum hardware realization. 2) Increased flexibility. 3) Total care system.
Sacrococcygeal teratoma (SCT) is an extragonadal germ cell tumor (GCT) that develops in the fetal and neonatal periods. SCT is a type I GCT in which only teratoma and yolk sac tumors arise from extragonadal sites. SCT is the most common type I GCT and is believed to originate through epigenetic reprogramming of early primordial germ cells migrating from the yolk sac to the gonadal ridges. Fetal SCT diagnosed in utero presents many obstetrical problems. For high-risk fetuses, fetal interventions (devascularization and debulking) are under development. Most patients with SCT are operated on after birth. Complete surgical resection is the key for tumor control, and the anatomical location of the tumor determines the surgical approaches. Incomplete resection and malignant histology are risk factors for recurrence. Approximately 10-15% of patients have a tumor recurrence, which is frequently of malignant histology. Long-term surveillance with monitoring of serum alpha fetoprotein and magnetic resonance imaging is required. Survivors of SCT may suffer anorectal, urological, and sexual sequelae later in their life, and comprehensive evaluation and care are required.
Monitoring fetal growth in utero is crucial to anomaly diagnosis. However, current computer-vision models struggle to accurately assess the key metrics (i.e., head circumference and occipitofrontal and biparietal diameters) from ultrasound images, largely owing to a lack of training data. Mitigation usually entails image augmentation (e.g., flipping, rotating, scaling, and translating). Nevertheless, the accuracy of our task remains insufficient. Hence, we offer a U-Net fetal head measurement tool that leverages a hybrid Dice and binary cross-entropy loss to compute the similarity between actual and predicted segmented regions. Ellipse-fitted two-dimensional ultrasound images acquired from the HC18 dataset are input, and their lower feature layers are reused for efficiency. During regression, a novel region of interest pooling layer extracts elliptical feature maps, and during segmentation, feature pyramids fuse field-layer data with a new scale attention method to reduce noise. Performance is measured by Dice similarity, mean pixel accuracy, and mean intersection-over-union, giving 97.90%, 99.18%, and 97.81% scores, respectively, which match or outperform the best U-Net models.
태아 심음을 측정하기 위한 기존의 자기상관 함수 법은 처리과정이 간편한 반면에 많은 문제점을 가지고 있다. 초음파 도플러 신호가 열악할 경우 고전적인 자기상관 함수 법은 문턱 값의 선정과 창 함수 크기에 매우 민감하다. 특히 데이터 손실이 생길 때 정확한 태아 심박동 수를 찾기가 어렵다. 이들 문제점들을 보완하기 위하여 초음파 도플러 신호로부터 정확한 태아 심박동 수를 찾는 고해상 피치검출 알고리듬이 제안되었다. 이 알고리듬은 자기상관 함수법 보다 정확하고, 잡음에 강하며, 높은 신뢰성을 갖으나 계산량이 많아 실시간 처리가 어렵다. 본 논문에서는 실시간 처리에 적합한 새로운 태아 심음 추출 알고리듬을 제안하고, 제안된 알고리듬을 적용한 실시간 태아 심음 감시시스템에 관하여 연구하였다.
산전 및 분만 중 연속적인 태아감시는 임상의에게 태아의 안녕 평가하는데 필요하다. 또한 태아의 심장박동은 임신 중 태아의 건강을 평가하는 중요한 파라미터이다. 초음파 도플러는 태아 심박을 비관혈적으로 측정할 수 있는 방법으로 매우 유용하다. 그러나 현재 임상에서 널리 쓰이고 있음에도 불구하고, 태아 심박을 검출하는데 있어서 제한적인 정보만 제공할 뿐만 아니라 검출 오류에 대한 문제가 완전히 해결되지 못하고 있다. 본 연구의 목적은 태아의 초음파 도플러 신호로부터 태아 심박을 검출하는 알고리즘을 간단한 방법으로 개선하고자 한다. 신호 주기를 검출하는데 가장 널리 쓰이는 자기상관함수의 수정된 함수를 제안하고, 신호의 주기를 찾기 위해 설정하는 데이터 분석 구간의 크기와 이동 간격을 가변하도록 하였다. 제안된 방법은 실제 산모에게서 측정된 데이터에 적용하여 태아 심박의 beat-to-beat 검출이 가능함을 확인하였으며, 태아 심전도 신호와도 비교하였다. 제안하는 방법은 간단하면서도 효과가 있으므로 실제 장비에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
Oxygen saturation is an important parameter in clinical fields; fetal monitoring, apnea, emergency medicine etc. Because of monitoring patients continuously, pulse oximeter that measures oxigen saturation non-invasively is regarded attentively. But, though research about accuracy of signal extraction has been developed, it actually plays a supplementary part in hospital for not trusting the principle of measurement by clinicians. In this paper focusing on these things, first we suggested simple mathematical modelling on separating do components, ac components andnoise components in optical signal transmitted from fingertip or earlobe, and then we considered oxygen saturation computing algorithm using integral ratio of pulsating components. Last, we analyzed its effect by comparing received data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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