Komparativní studie využití adaptivních metod jako součásti hybridního systému pro extrakci plodového EKG signálu

Martina Mikolášová

Master's thesis

Comparative Study of Adaptive Methods as a Part of Hybrid System for Fetal ECG Signal Extraction

Abstract:

Hlavním cílem této diplomové práce je extrakce plodového EKG signálu výhradně z abdominálních signálů (aEKG) snímaných neinvazivně, transabdominálně, pomocí elektrod umístěných na břiše matky. Signál aEKG v sobě obsahuje nejen plodovou, ale také mateřskou komponentu EKG (mEKG) a další rušivé signály. Teoretická část práce se věnuje současnému stavu této problematiky, popisu metod využívajících se k monitoraci plodu v klinické praxi a klasifikací vybraných metod a jejich matematickému rozboru. Dále se práce zaměřuje na návrh a realizaci hybridního systému, který k extrakci fEKG signálu využívá kombinace neadaptivních a adaptivních metod. Hodnocení kvality filtrace je provedeno na základě statistických parametrů ACC a F1 a také na základě stanovení variability tepové frekvence plodu (fHR). Ověření funkčnosti navrženého algoritmu bylo provedeno na reálných datech z klinické praxe a také na datech měřených přímo v laboratoři.

Abstract:

The main goal of this diploma thesis is the extraction of the fetal ECG signal exclusively from abdominal signals (aECG) scanned non-invasively by transabdominal method, using electrodes placed on the mother's abdomen. The aECG signal contains not only the fetal but also the maternal component of the ECG (mECG) and other interfering signals. The theoretical part of the work deals with the current state of this issue, a description of methods used to monitor the fetus in clinical practice and the classification of selected methods and their mathematical analysis. Furthermore, the work focuses on the design and implementation of a hybrid system that uses a combination of non-adaptive and adaptive methods to extract the fECG signal. Evaluation of filtration quality is performed on the basis of statistical parameters ACC and F1 and also on the basis of determination of fetal heart rate variability (fHR). Verification of the functionality of the proposed algorithm was performed on real data from clinical practice and also on data measured directly in the laboratory.

Keywords

Plodový elektrokardiogram, neinvazivní monitorace plodu, hybridní algoritmus, extrakce EKG signálu, analýza nezávislých komponent (ICA), LMS, NLMS, BLMS, ADALINE (adaptivní lineární neuron).

Keywords

Fetal electrocardiogram, non-invasive fetal monitoring, hybrid algorithm, ECG extraction, Independent Component Analysis (ICA), LMS, NLMS, BLMS, ADALINE (Adaptive Linear Neuron).

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 26. 6. 2020
• Supervisor: Radek Martinek
• Reader: Petr Janků

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Master programme / field:
Elektrotechnika / Biomedicínské inženýrství