Pemantauan Janin Akan Mengantarkan Perubahan Besar

Pemantauan janin akan mengantarkan perubahan besar

Para peneliti di Iran telah menggunakan jaringan saraf dalam (DNN) untuk mengekstrak elektrokardiogram janin (EKG) dari saluran EKG perut tunggal. Metode mereka, yang dijelaskan dalam Pengukuran Fisiologis, dapat meningkatkan pemantauan janin di masa mendatang.

Bagaimana cara mengisolasi EKG janin?

Saat ini, aktivitas listrik jantung janin diukur dengan elektrokardiogram yang diperoleh dari elektroda dengan sadapan EKG yang diletakkan di perut ibu hamil. Dokter dapat menggunakan EKG janin untuk menilai kesehatan janin dan mendiagnosis kelainan.

Tantangan? Sulit untuk memisahkan sinyal EKG janin dari EKG perut, yang mengandung sinyal dari janin ("EKG janin") dan ibu ("EKG ibu"), serta sinyal dari sumber gangguan seperti kontraksi otot. Tugas ini menjadi lebih berat menjelang akhir kehamilan, ketika amplitudo sinyal EKG janin sebanding dengan EKG ibu.

Penulis utama studi tersebut, Arash Rasti-Meymandi, seorang mahasiswa pascasarjana di Universitas Sains dan Teknologi Iran, dan rekan-rekannya menemukan pendekatan yang mengandalkan DNN untuk memecahkan masalah.

Rasti-Meymandi terinspirasi oleh Unets, jaringan konvolusional yang biasa digunakan untuk tugas segmentasi citra medis. Dia dan kolaboratornya Aboozar Ghaffari menerapkan versi Unet yang dimodifikasi untuk pertama-tama mengekstraksi EKG wanita hamil dan kemudian sinyal EKG janin.

"Unet mengungguli teknik lain dalam segmentasi gambar," kata Rasti-Meymandi. "Untuk mengekstrak komponen EKG perut yang berbeda, kami mendeteksi sinyal EKG perut pada resolusi berbeda (mirip dengan proses yang digunakan dalam model Unet) )."

DNN para peneliti, yang disebut AECG-DecompNet, menggunakan dua sub-jaringan secara seri untuk mengekstraksi EKG janin dari EKG perut saluran tunggal. Sub-jaringan pertama mengekstraksi EKG ibu; yang kedua adalah EKG janin. Para peneliti secara terpisah melatih dua sub-jaringan menggunakan sinyal EKG yang disimulasikan, dan kemudian mengevaluasi sub-jaringan menggunakan rekaman EKG perut yang disimulasikan dan nyata.

Dengan menggunakan prosesor grafis, DNN para peneliti dapat memproses rekaman EKG perut selama empat detik dalam waktu sekitar satu detik.

Masa depan DNN dan EKG janin

Tidak seperti metode pengurangan derau sinyal lain yang memerlukan modalitas referensi EKG (bentuk gelombang P, Q, R, S, dan T yang menunjukkan aktivitas listrik jantung), EKG multi-saluran, atau keduanya, metode peneliti hanya membutuhkan satu saluran, yaitu Bisa. Hal ini tidak hanya meningkatkan kenyamanan ibu selama pemerolehan EKG, tetapi juga membutuhkan sumber daya yang lebih sedikit dan waktu penerapan yang lebih sedikit dibandingkan dengan perekaman EKG tradisional dan metode ekstraksi sinyal.

Para peneliti juga menemukan bahwa metode mereka mempertahankan bentuk dan struktur sinyal EKG janin lebih baik daripada metode lain -- kelima bentuk gelombang terjaga dengan baik, memungkinkan deteksi dan diagnosis kelainan janin.

“Hasil utama penelitian ini adalah keefektifan penggunaan DNN untuk secara efisien mengekstraksi sinyal EKG janin dari rekaman perut saluran tunggal,” kata Rasti-Meymandi kepada Physical World. "Saat ini kami sedang mengerjakan algoritme yang lebih canggih... untuk lebih meningkatkan akurasi ekstraksi detak jantung."

Tim ini juga sedang mencari cara untuk mengimplementasikan DNN secara real-time di smartphone.

Keterbatasan pendekatan mereka mencakup potensi ketergantungan berlebihan pada dataset pelatihan, terutama dengan sinyal EKG janin yang lemah, dan penyebaran kesalahan dari subjaringan pertama ke subjaringan kedua.