АДИТИВНА ТА АДДИТИВНО-МУЛЬТИПЛІКАТИВНА МОДЕЛІ ДЛЯ НЕІНВАЗИВНОЇ ЕЛЕКТРОКАРДІОГРАФІЇ ПЛОДА: МЕТОДИ КАСКАДНОЇ ЕКСТРАКЦІЇ ТА ЗАВАДОСТІЙКІСТЬ

Анотація

Запис черезшкірної електрокардіограми (ЕКГ) плода розглядається як завдання розділення компонентів у змішаному абдомінальному сигналі, що містить ЕКГ матері (МЕКГ), ЕКГ плода (ФЕКГ) і шуму. У статті систематично порівнюються два способи подання таких сигналів – як адитивна (лінійна суперпозиція) та адитивно-мультиплікативна суміш – у часовій та частотній областях, включаючи процедури ідентифікації параметрів та розділення компонентів, а також оцінку стійкості до типових перешкод та артефактів запису. Показано, що для більшості практичних сценаріїв адекватною є адитивна модель з каскадом обробки: фільтрація нульової фази та нормалізація амплітуди; адаптивне придушення материнської складової (LMS/RLS за наявності опорного сигналу з грудної клітки або ICA для багатоканальних записів); локальна ізоляція інформативних ознак за допомогою вейвлет-аналізу та аналізу з кількома роздільними здатностями (CWT/DWT, MRA); остаточне уточнення за допомогою зважених найменших квадратів. Коли перехресні члени викликають комбінаторні частоти, доцільно перейти до адитивно-мультиплікативної моделі, виявляючи нелінійності за допомогою біспектрального аналізу та вибірково придушуючи їх у часово-частотному представленні. Якщо доступні оцінки спектральної густини потужності, ефективним буде застосування фільтра Вінера. Якість оцінюється за співвідношенням сигнал/шум (SNR), відносною помилкою відтворення (RRE) та метриками виявлення комплексу QRS (чутливість, позитивна прогностична цінність). Запропонована каскадна схема мінімізує надмірну фільтрацію, зберігає морфологію комплексу QRS та підвищує завадостійкість до дрейфу ізоліній, мережевих перешкод, руху/контакту та міогенних артефактів.