بخشی از آی آر ۷رسی مقاله:

۱-            مقدمه

مطالعات نشان مي دهد كه مهم ترين منبع استرس مادر در دوران بارداري سالم بودن جنين است. هر سال حدود هشت نوزاد از بين هر هزار نوزاد با برخي نارسايي هاي قبلي مادرزادي متولد مي شوند. نارسايي مي تواند چنان ناچيز باشد كه در عمل و بعد از ساليان زيادي بعد از تولد،  نوزاد سالم به نظر برسد يا چنان مهم و حاد باشد كه زندگي نوزاد در خطر باشد.

يك راه آگاهي يافتن از سلامت جنين در دوران بارداري اين است كه سيگنال هاي الكتروكاردياگرامي ثبت شده توسط روش  غيرتهاجمي در نظر گرفته شود. در اين روش، الكتروكاردياگرام ها از شكم مادر ثبت مي شوند. سيگنال ثبت شده تركيبي از الكتروكاردياگرام هاي مادر عبوري از سينه تا شكم، الكتروكاردياگرام جنين و نويز مي باشد.

بيشتر نارسايي هاي قلبي داراي برخي علایم خود را در سيگنال هاي الكتريكي قلبي نشان می دهند كه توسط الكتروكاردياگرامي ثبت شده اند و در ارتباط با آنها اين اعتقاد وجود دارد كه اطلاعات زيادي در مقايسه با روش-هاي سونوگرافي متداول داشته باشند. با اين وجود، به دليل SNR كم الكتروكاردياگرام جنين كه از سطح بدن مادران ثبت مي شود، ما به الگوريتمي نياز داريم تا الكتروكاردياگرام را از بين اين سيگنال هاي ثبت شده اسخراج نمايد.

اخيرا، محققين دريافتند كه اين مسئله مي تواند به صورت جداسازي منبع كور (BSS) مدلسازي شود. جداسازي منبع كور (يا تحليل مولفه مستقل، ICA) تمام سيگنال هاي منبع را از تعداد زيادي سيگنال سنسوري مشاهده شده كه مي توانست زمان زيادي طول بكشد، استخراج مي نمايد  و تنها تعداد خيلي كمي از سيگنال هاي منبع مورد نظر هستند. براي اين كاربرد، تكنيك ديگر به نام استخراج سيگنال كور (BSE) كانديد قدرتمندي است، زيرا الگوريتم يادگيري BSE مي تواند يك سيگنال منبع تكي را از يك تركيب خطي سيگنال هاي منبع استخراج نمايد. بنابراين ما در جست وجوي دست يابي به سه هدف زير هستيم:

  • استخراج تنها مولفه سيگنال مورد نظر (FECG) به عنوان يك خروجي،
  • بهبود كيفيت سيگنال استخراج شده با افزايش SNRsvdو SNRcor،
  • كاهش زمان محاسباتي به منظور ايجاد يك الگوريتم آني و بلادرنگ.

به منظور دست يابي به اهداف ذكر شده فوق، ما يك الگوريتم پيشنهاد مي كنيم كه از گستره مقادير چولگي سيگنال مورد نظر (FECG) استفاده مي نمايد. اعتبار و درستي روش ما بر روي داده هاي ECG واقعي تست شده است. مابقي مطالب مقاله به صورت زير سامان دهي شده است:

بعد از يك بازبيني مختصر مطالعات پيشين در بخش ۲، بخش ۳ جزئيات روش پيشنهادي ما را فراهم مي كند. بخش ۴ نتايج تجربي را گزارش مي كند و در نهايت بخش ۵ دربرگيرنده نتايج پاياني خواهد بود.

۱-            مرور منابع

مطالعات گسترده اي در ارتباط با استخراج نوار قلب جنين هدايت شده اند. مبحث اينجا قصد ارائه بازبيني جامع و كامل از اين موضوع را ندارد، اما برخي از مهم ترين مطالعات اين زمينه را معرفي مي نمايد. در [۱]، تكنيك فيلتر تطبيق پذير براي حذف نوار قلب مادر و دست يابي به نوار قلب جنين استفاده گرديد. مولفين دو مجموعه از الكترودها را مورد استفاده قرار داده اند، يك مجموعه بر روي شكم مادر (ورودي هاي اوليه) جاي داده شد و مجموعه ديگر روي سينه مادر قرار گرفت (ورودي هاي مرجع). با داشتن اين سيگنال ها به عنوان ورودي به فيلتر تطبيق پذير، سيگنال خطا مي تواند براي نمايش نوار قلب جنين استخراج شده ايجاد شوند. در [۲]، روشي با الگوريتم ژنتيك كه داراي ساختار مشابهي با روش فوق بود، پيشنهاد گرديد. اين روش ها به اندازه كافي قدرتمند نبودند تا به منصه ظهور برسند. زيرا اگر دامنه نويز پس زمينه بزرگ تر از ضربان قلب جنين بود، سيگنال خطاي منتجه دربرگيرنده نوار قلب جنين نخواهد بود و همچنين در حالتي كه نوار قلب مادر و جنين دچار هم پوشاني بودند، هر دو روش براي استخراج نوار قلب جنين ناموفق عمل مي كردند.

در [۳]، مفهوم بردارهاي انرژي منفرد متعامد براي استخراج FECG از AECG مورد استفاده قرار گرفت. اين روش به طور گسترده در محيط هاي كلينيكي استفاده نشد، زيرا سيگنال مورد نظر تنها زماني مي توانست به طور موفقيت آميز استخراج شود كه الكترودها در موقعيتي نصب شود كه بردارهاي انرژي منفرد MECG و FECG نسبت به هم متعامد باشند.

در [۴]، باروس و كيچوكي يك الگوريتم جداسازي منبع نيمه-كور براي حل مسئله استخراج نوار قلب جنين پيشنهاد كردند. اين الگوريتم به اطلاعات پيشين در رابطه با تابع هم بستگي منابع اوليه نياز دارد تا سيگنال مورد نظر (FECG) استخراج شود. آنها فرض نكردند كه منابع به طور آماري مستقل باشد اما فرض كردند كه منابع ساختار زماني دارند و تابع هم بستگي مختلفي دارند. مسئله اصلي در اين روش اين است كه اگر نرخ ضربان قلب جنين متغير باشد، كه بيان كننده اين موضوع است كه جنين سالم نيست، تخمين پيشين تابع هم بستگي نوار قلب جنين ممكن است مناسب نباشد.

همچنين در [۵] ژانگ و ژانگ يي يك الگوريتم استخراج منبع كور (BSE) براي استخراج يك سيگنال منبعي از سيگنال هاي مشاهده شده پيشنهاد كردند. الگوريتم آنها به يك آگاهي آماري قبلي از سيگنال مورد نظر نياز داشت. اين بدين معني است كه با دانستن رنجي كه مقدار اوج نمودار سيگنال در آن دارا بود، روش قادر بود تا سيگنال مورد نظر را استخراج نمايد.

در [۱۳]، مينگ و يو-لين يك الگوريتم را پيشنهاد كردند كه تركيبي از تناوب پذيري و مقدار اوج نموداري بود كه به ترتيب توسط باروس [۴]، و ژانگ [۵] پيشنهاد شده بودند. همان طور كه در بالا ذكر شد، در اين حالت زماني كه جنين سالم نيست، تخمين پيشين تابع هم بستگي نوار قلب جنين ممكن است مناسب نباشد.

در اين مقاله، ما مقدار کشیدگی نمودار را با مقدار چولگي جايگزين كرده ايم كه ما را متقاعد مي سازد تا بهبودهاي ديگري نسبت به روش آنها اعمال نمائيم. اين بهبودها در بخش هاي بعدي توضيح داده خواهد شد. با اين جايگزيني، ما كيفيت سيگنال مورد نظر را بهبود بخشيديم و مقدار SNRsvd و SNRcor افزايش يافت. همچنين بارمحاسباتي الگوريتم پيشنهادي كاهش يافته است.

برچسب ها

تمامی حقوق مطالب برای آی آر 7 محفوظ است و هرگونه کپی برداری بدون ذکر منبع ممنوع می باشد.