Modular software for testing advanced methods of fetal electrocardiogram processing with applicability for home monitoring

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27240%2F19%3A10250232" target="_blank" >RIV/61989100:27240/19:10250232 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Modulární software pro testování pokročilých metod zpracování plodového elektrokardiogramu s využitelností pro domácí monitorování

Original language description

Vyvinutím nových či vylepšením stávajících metod monitorování plodového elektrokardiogramu (fEKG) by mohlo vést jak ke zlepšení diagnostiky hypoxie plodu, a tak i k minimalizaci zbytečně provedených císařských řezů pro domnělou hypoxii. Současně dostupnou možností je ST analýza ST úseku fEKG křivky (STAN). Tato sofistikovaná metoda umožňuje sledovat ST úsek EKG křivky plodu, která je snímána transvaginálně pomocí skalpové elektrody. Jedná o invazivní metodu, který může být použita až v době během porodu. Přínosem tohoto softwaru je otestování nových hybridních metod kombinujících algoritmy: analýza nezávislých komponent (ICA), adaptivní neuro-fuzzy inferenční systém (ANFIS), algoritmus založený na rekurzivní optimální adaptaci (RLS) a vlnkovou transformaci (WT). Jejich zakomponování do fáze extrakce a post-processingu v komplexním plně automatizovaném hybridním systému se jeví jako velice výhodné. Testované metody jsou verifikovány na reálných datech z klinické praxe - pomocí zlatého standardu v podobě kontinuálně snímaného signálu fetální skalpovou elektrodou. Na základě výsledků podložených statistickou analýzou lze konstatovat, že zde představený robustní hybridní systém dosahuje daleko lepších výsledků ve stanovení srdeční tepové frekvence plodu (fHR) než při použití jednotlivých algoritmů samostatně. Zároveň je tento systém potenciálně schopen extrahovat fEKG křivku v takové kvalitě, aby bylo možné provést podrobnější morfologickou analýzu. To by mohlo vést k vytvoření nové neinvazivní alternativě současné metody STAN.

Czech name

Modulární software pro testování pokročilých metod zpracování plodového elektrokardiogramu s využitelností pro domácí monitorování

Czech description

Vyvinutím nových či vylepšením stávajících metod monitorování plodového elektrokardiogramu (fEKG) by mohlo vést jak ke zlepšení diagnostiky hypoxie plodu, a tak i k minimalizaci zbytečně provedených císařských řezů pro domnělou hypoxii. Současně dostupnou možností je ST analýza ST úseku fEKG křivky (STAN). Tato sofistikovaná metoda umožňuje sledovat ST úsek EKG křivky plodu, která je snímána transvaginálně pomocí skalpové elektrody. Jedná o invazivní metodu, který může být použita až v době během porodu. Přínosem tohoto softwaru je otestování nových hybridních metod kombinujících algoritmy: analýza nezávislých komponent (ICA), adaptivní neuro-fuzzy inferenční systém (ANFIS), algoritmus založený na rekurzivní optimální adaptaci (RLS) a vlnkovou transformaci (WT). Jejich zakomponování do fáze extrakce a post-processingu v komplexním plně automatizovaném hybridním systému se jeví jako velice výhodné. Testované metody jsou verifikovány na reálných datech z klinické praxe - pomocí zlatého standardu v podobě kontinuálně snímaného signálu fetální skalpovou elektrodou. Na základě výsledků podložených statistickou analýzou lze konstatovat, že zde představený robustní hybridní systém dosahuje daleko lepších výsledků ve stanovení srdeční tepové frekvence plodu (fHR) než při použití jednotlivých algoritmů samostatně. Zároveň je tento systém potenciálně schopen extrahovat fEKG křivku v takové kvalitě, aby bylo možné provést podrobnější morfologickou analýzu. To by mohlo vést k vytvoření nové neinvazivní alternativě současné metody STAN.

Type

R - Software

CEP classification

—

OECD FORD branch

20201 - Electrical and electronic engineering

Project

—

Continuities

S - Specificky vyzkum na vysokych skolach

Publication year

2019

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

006/03-05-2019_SW

Technical parameters

Aplikace je založena v prvním bloku (blok extrakce fEKG signálu) na výběru 2 a více vstupních záznamů břišního elektrokardiogramu (aEKG) obsahujících EKG matky i plodu. Tento signál je možné následně připravit pomocí předzpracování pro algoritmus ICA. Výstupem ICA algoritmu je zvolený počet signálů, ze kterých je následně zvolen automaticky (nebo manuálně) signál odpovídající mateřského elektrokardiogramu (mEKG) a signál odpovídající aEKG signálu se zvýrazněným fEKG signálem. Uživatel je následně oprávněn zvolit typ adaptivního algoritmu ANFIS nebo RLS. Mimo dva zmíněné adaptivní algoritmy je možné přidat další adaptivní algoritmy jako je například algoritmus využívající adaptivní lineární neuron (ADALINE), technika založená na stochasticky gradientní adaptaci (LMS), normalizovaný LMS, a podobně. Výstupem zvoleného adaptivního algoritmu je již požadovaný fEKG signál, který následně pomocí metody WT je vyhlazen. Druhý blok (blok statistické analýzy) provádí statistické porovnání správnost extrakce fEKG signálu z aEKG signálu vůči naměřenému fEKG signálu fetální transvaginální skalpovou elektrodou. Jsou zobrazeny průběhy fHR v čase, porovnání na základě Bland-Altmanova grafu a vypočteny tabulky obsahující statistické parametry.

Economical parameters

Ekonomické parametry nejsou přímo vázány na výsledek. Výsledek je součástí většího celku aktivit v oblasti elektronického monitorování plodu, kterému se věnuje výzkumný tým pod vedením doc. Ing. Radka Martinka, Ph.D.

Owner IČO

—

Owner name

VŠB - TU Ostrava