O monitoramento fetal dará início a grandes mudanças

O monitoramento fetal dará início a grandes mudanças

Pesquisadores no Irã usaram uma rede neural profunda (DNN) para extrair um eletrocardiograma fetal (ECG) de um único canal de ECG abdominal. Seu método, descrito em Medidas Fisiológicas, pode melhorar o monitoramento fetal no futuro.

Como isolar o ECG fetal?

Atualmente, a atividade elétrica do coração fetal é medida por um eletrocardiograma obtido a partir de eletrodos com cabos de ECG colocados no abdômen da gestante. Os médicos podem usar o ECG fetal para avaliar a saúde fetal e diagnosticar anormalidades.

O desafio? É difícil separar os sinais de ECG fetal dos ECGs abdominais, que contêm sinais do feto ("ECG fetal") e da mãe ("ECG materno"), bem como sinais de fontes de interferência, como contrações musculares. Esta tarefa torna-se mais exigente no final da gravidez, quando a amplitude do sinal do ECG fetal é comparável à do ECG materno.

O principal autor do estudo, Arash Rasti-Meymandi, estudante de graduação da Universidade de Ciência e Tecnologia do Irã, e seus colegas criaram uma abordagem que depende de DNNs para resolver o problema.

Rasti-Meymandi foi inspirado por Unets, redes convolucionais comumente usadas para tarefas de segmentação de imagens médicas. Ele e seu colaborador Aboozar Ghaffari aplicaram uma versão modificada do Unet para primeiro extrair o ECG da gestante e depois o sinal do ECG do feto.

"O Unet supera outras técnicas de segmentação de imagens", disse Rasti-Meymandi. "Para extrair diferentes componentes do ECG abdominal, detectamos sinais de ECG abdominal em diferentes resoluções (semelhante ao processo usado no modelo Unet))."

O DNN dos pesquisadores, chamado AECG-DecompNet, usa duas sub-redes em série para extrair ECGs fetais de um ECG abdominal de canal único. A primeira sub-rede extrai o ECG materno; o segundo é o ECG fetal. Os pesquisadores treinaram separadamente as duas sub-redes usando sinais de ECG simulados e, em seguida, avaliaram as sub-redes usando registros simulados e reais de ECG abdominal.

Usando um processador gráfico, o DNN dos pesquisadores pode processar quatro segundos de gravações de ECG abdominal em cerca de um segundo.

O futuro da DNN e do ECG fetal

Ao contrário de outros métodos de redução de ruído de sinal que requerem uma modalidade de ECG de referência (formas de onda P, Q, R, S e T que indicam a atividade elétrica do coração), ECGs multicanal ou ambos, o método dos pesquisadores requer apenas um canal, ou seja, Pode. Isso não apenas melhora o conforto da mãe durante a aquisição de ECG, mas também requer menos recursos e menos tempo de implementação em comparação com os métodos tradicionais de gravação de ECG e extração de sinal.

Os pesquisadores também descobriram que seu método preservou melhor a forma e a estrutura dos sinais de ECG fetal em relação a outros métodos -- todas as cinco formas de onda foram bem preservadas, permitindo a detecção e o diagnóstico de anormalidades fetais.

"O principal resultado deste estudo é a eficácia do uso de DNNs para extrair com eficiência sinais de ECG fetal de gravações abdominais de canal único", disse Rasti-Meymandi ao Physical World. "No momento, estamos trabalhando em algoritmos mais sofisticados... para melhorar ainda mais a precisão da extração da frequência cardíaca."

A equipe também está trabalhando em maneiras de implementar DNNs em tempo real em smartphones.

As limitações de sua abordagem incluem um potencial excesso de confiança no conjunto de dados de treinamento, especialmente com sinais fracos de ECG fetal e propagação de erros da primeira sub-rede para a segunda.