Подавление ЭКГ матери в фетальной электрокардиографии
При приеме родов часто используют ЭКГ брюшной полости [26—28], которые позволяют определить частоту сокращения сердца плода и установить число плодов. Однако амплитуда фонового шума, возникающего из-за мышечной и двигательной активности плода, часто оказывается равной и большей, чем амплитуда сокращения сердца [29—31]. Еще более серьезную проблему представляет сокращение материнского сердца, амплитуда которого в 2 ... 10 раз больше амплитуды сокращения сердца плода, что является помехой при снятии ЭКГ [32].
Для того чтобы показать эффективность применения в фетальной электрокардиографии адаптивного подавления помех, в Станфордском университете проведено несколько экспериментов. Пель экспериментов — выделить наиболее точно ЭКГ плода, с тем чтобы проводить наблюдение не только за частотой сокращения сердца, но и за действительной формой электрического сигнала на выходе.
Для записи сигнала сокращения материнского сердца и получения нескольких эталонных сигналов для устройства подавления использовано четыре обычных датчика на груди пациента. Для записи смешанного сигнала сокращений сердца матери и плода использован отдельный датчик на внешней стороне брюшной полости, который формирует входной сигнал. На рис. 12.18 показаны векторы электрических полей сердца матери и плода и карта размещения датчиков.
Рис. 12.18. Подавление сигнала материнского сердца при электрокардиографии плода: а - кардиовекторы электрического поля матери и плода; б — расположение датчиков
Каждый датчик соединен с парой электродов. Входные сигналы, поступающие от всех датчиков, предварительно фильтруются, приводятся к цифровому виду и записываются на магнитофон. Приведенное на рис. 12.19 многоканальное адаптивное устройство подавления помехи является частным случаем схемы на рис. 12.13. Каждый фильтр эталонного канала имеет 32 неравномерно (по логопериодическому закону) расставленных отводов с общей задержкой 129 мс.
На рис. 12.20 показаны характерные входные и выходной сигналы устройства подавления. Предварительная фильтрация проводится в полосе 3 .... 35 Гц со скоростью отсчетов 256 Гц.
Рис. 12.19. Схема устройства подавления помех с многими эталонными входами, используемое в эксперименте по снятию ЭКГ плода
Рис. 12.20. Результаты эксперимента по снятию ЭКГ плода (ширина полосы 3... 35 Гц, частота отсчета 256 Гц): а — сигнал на эталонном входе (от датчика на груди); б — входной сигнал (от датчика на животе); в — выходной сигнал устройства подавления
На выходе устройства осуществляется подавление доминирующих во входном сигнале сигналов сокращения материнского сердца. (Масштаб шкалы напряжений для выходного сигнала на рис. 12.20, в примерно вдвое больше, чем для входного сигнала на рис. 12.20, б).
На рис. 12.21 приведены соответствующие результаты для предварительной фильтрации в полосе 0,3 ... 75 Гц со скоростью отсчетов 512 Гц. Во входном сигнале, полученном отдатчиков брюшной полости, отчетливо наблюдаются дрейф среднего значения и помеха с частотой 60 Гц. Интенсивность помехи такова, что почти невозможно выделить сигнал сокращения сердца плода.
Рис. 12.21. Результаты эксперимента по снятию ЭКГ в широкой полосе (ширина полосы 0,3... 75 Гц, скорость отсчета 512 Гц): а — сигнал на эталонном входе (от датчика на груди); б — входной сигнал (от датчика на животе); в — выходной сигнал устройства подавления
Входные сигналы, полученные от датчиков на груди, содержат сигнал сокращения сердца матери и составляющую помехи с частотой 60 Гц достаточной интенсивности для формирования эталонного сигнала обеих этих помех. На выходе устройства подавления обе помехи значительно ослаблены и ясно различается сигнал сокращения сердца плода.
