การเฝ้าติดตามทารกในครรภ์จะนำการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญ

การเฝ้าติดตามทารกในครรภ์จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่

นักวิจัยในอิหร่านใช้โครงข่ายประสาทเทียมระดับลึก (DNN) เพื่อแยกคลื่นไฟฟ้าของทารกในครรภ์ (ECG) จากช่องคลื่นไฟฟ้าหัวใจในช่องท้องช่องเดียว วิธีการของพวกเขาซึ่งอธิบายไว้ในการวัดทางสรีรวิทยาอาจปรับปรุงการเฝ้าติดตามทารกในครรภ์ในอนาคต

จะแยก ECG ของทารกในครรภ์ได้อย่างไร?

ปัจจุบัน กิจกรรมทางไฟฟ้าของหัวใจทารกในครรภ์ถูกวัดโดยการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจที่ได้จากอิเล็กโทรดที่มีสายวัดคลื่นไฟฟ้าหัวใจซึ่งวางอยู่บนท้องของสตรีมีครรภ์ แพทย์สามารถใช้ ECG ของทารกในครรภ์เพื่อประเมินสุขภาพของทารกในครรภ์และวินิจฉัยความผิดปกติได้

ความท้าทาย? เป็นการยากที่จะแยกสัญญาณคลื่นไฟฟ้าหัวใจของทารกในครรภ์ออกจากคลื่นไฟฟ้าหัวใจในช่องท้อง ซึ่งประกอบด้วยสัญญาณจากทารกในครรภ์ ("คลื่นไฟฟ้าหัวใจของทารกในครรภ์") และมารดา ("คลื่นไฟฟ้าหัวใจของมารดา") รวมทั้งสัญญาณจากแหล่งที่มาของสัญญาณรบกวน เช่น การหดตัวของกล้ามเนื้อ งานนี้จะต้องใช้ความพยายามมากขึ้นในช่วงท้ายของการตั้งครรภ์ เมื่อแอมพลิจูดของสัญญาณ ECG ของทารกในครรภ์เทียบได้กับสัญญาณ ECG ของมารดา

ผู้เขียนนำของการศึกษา Arash Rasti-Meymandi นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งอิหร่านและเพื่อนร่วมงานของเขาได้คิดค้นวิธีการที่อาศัย DNN ในการแก้ปัญหา

Rasti-Meymandi ได้รับแรงบันดาลใจจาก Unets ซึ่งเป็นเครือข่าย convolutional ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับงานแบ่งส่วนภาพทางการแพทย์ เขาและผู้ร่วมงานของเขา Aboozar Ghaffari ใช้ Unet เวอร์ชันดัดแปลงเพื่อแยก ECG ของหญิงตั้งครรภ์ก่อน จากนั้นตามด้วยสัญญาณ ECG ของทารกในครรภ์

"Unet มีประสิทธิภาพเหนือกว่าเทคนิคอื่นๆ ในการแบ่งส่วนภาพ" Rasti-Meymandi กล่าว "ในการแยกส่วนประกอบต่างๆ ของคลื่นไฟฟ้าหัวใจในช่องท้อง เราตรวจพบสัญญาณคลื่นไฟฟ้าหัวใจในช่องท้องที่ความละเอียดต่างกัน (คล้ายกับกระบวนการที่ใช้ในแบบจำลอง Unet)"

DNN ของนักวิจัยที่เรียกว่า AECG-DecompNet ใช้เครือข่ายย่อยสองเครือข่ายในซีรีส์เพื่อแยก ECG ของทารกในครรภ์ออกจาก ECG ในช่องท้องช่องเดียว เครือข่ายย่อยแรกแยกคลื่นไฟฟ้าหัวใจของมารดา ประการที่สองคือ ECG ของทารกในครรภ์ นักวิจัยแยกกันฝึกเครือข่ายย่อยทั้งสองเครือข่ายโดยใช้สัญญาณ ECG จำลอง จากนั้นจึงประเมินเครือข่ายย่อยโดยใช้การบันทึก ECG ในช่องท้องจำลองและจริง

เมื่อใช้โปรเซสเซอร์กราฟิก DNN ของนักวิจัยสามารถประมวลผลการบันทึกคลื่นไฟฟ้าหัวใจในช่องท้องสี่วินาทีในเวลาประมาณหนึ่งวินาที

อนาคตของ DNN และ ECG ของทารกในครรภ์

ซึ่งแตกต่างจากวิธีการลดสัญญาณรบกวนอื่นๆ ที่ต้องใช้รูปแบบ ECG อ้างอิง (รูปคลื่น P, Q, R, S และ T ที่ระบุกิจกรรมทางไฟฟ้าของหัวใจ) ECG แบบหลายช่องสัญญาณ หรือทั้งสองวิธี วิธีการของนักวิจัยต้องการเพียงช่องเดียว นั่นคือ สามารถ. สิ่งนี้ไม่เพียงช่วยเพิ่มความสะดวกสบายของมารดาในระหว่างการรับ ECG เท่านั้น แต่ยังต้องใช้ทรัพยากรน้อยลงและใช้เวลาน้อยลงในการดำเนินการเมื่อเทียบกับวิธีการบันทึก ECG แบบดั้งเดิมและการดึงสัญญาณ

นักวิจัยยังพบว่าวิธีการของพวกเขารักษารูปร่างและโครงสร้างของสัญญาณ ECG ของทารกในครรภ์ได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับวิธีอื่นๆ -- รูปคลื่นทั้งห้านั้นได้รับการเก็บรักษาไว้เป็นอย่างดี ทำให้สามารถตรวจจับและวินิจฉัยความผิดปกติของทารกในครรภ์ได้

"ผลลัพธ์หลักของการศึกษานี้คือประสิทธิภาพของการใช้ DNN เพื่อดึงสัญญาณ ECG ของทารกในครรภ์จากการบันทึกช่องท้องแบบช่องทางเดียวอย่างมีประสิทธิภาพ" Rasti-Meymandi กล่าวกับ Physical World "ขณะนี้เรากำลังทำงานกับอัลกอริธึมที่ซับซ้อนมากขึ้น ... เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการแยกอัตราการเต้นของหัวใจให้ดียิ่งขึ้น"

ทีมงานกำลังหาวิธีติดตั้ง DNN แบบเรียลไทม์บนสมาร์ทโฟน

ข้อจำกัดของแนวทางของพวกเขารวมถึงการพึ่งพาชุดข้อมูลการฝึกอบรมมากเกินไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสัญญาณ ECG ของทารกในครรภ์ที่อ่อนแอ และการแพร่กระจายข้อผิดพลาดจากเครือข่ายย่อยที่หนึ่งไปยังเครือข่ายย่อยที่สอง