Este documento describe el uso de un filtro adaptativo para separar la señal del electrocardiograma (ECG) fetal de la señal del ECG materno. El filtro adaptativo ajusta progresivamente sus coeficientes para minimizar la diferencia entre la señal de entrada y la señal deseada. Esto permite extraer la señal del ECG fetal de la señal combinada del abdomen materno y estimar la frecuencia cardíaca fetal.

1. DETECCIÓN E C G
F ET AL EN ECG
MA T E R N O
7009009 - Avances en sistemas y señales fisiológicas
Fernando Pérez Peña

2. P R O C E D I MI E N T O
Abdomen materno = ECG fetal + ECG maternal
Torax maternal = ECG maternal ref.

3. E C G Ma t e r n o
Señan mECG sintetizada
4
3
2
1
Tensión (mV)
0
-1
-2
-3
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Tiempo (segundos)
F r e c u e n c i a C a r d i a c a 89 b p m ; 3000
mu e s t r a s

4. ECG F e t a l
Señal fECG sintetizada
0.25
0.2
0.15
0.1
Tensión (mV)
0.05
0
-0.05
-0.1
-0.15
-0.2
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Tiempo (Segundos)
F r e c u e n c i a C a r d i a c a 139 b p m

5. Señal A b d o m e n m a t e r n o
Señal fECG que supuestamente captaría el electrodo sobre el abdomen materno
4
3
2
1
Tensión (mV)
0
-1
-2
-3
-4
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Tiempo (segundos)

6. Señal T o r a x M a t e r n o
Señal mECG que supuestamente captaría el electrodo sobre el tórax materno
4
3
2
1
Tensión (mV)
0
-1
-2
-3
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Tiempo (Segundos)

7. Fi l t r o Ad a p t a t i v o
• Un filtro adaptativo busca una relación entre dos señales, una
entrada y una señal deseada de forma iterativa. La diferencia
con los filtros clásicos con coeficientes invariantes en el
tiempo, es que en este tipo de filtros, los coeficientes irán
v a r i a n d o c o n f o r me a u n
a l g o r i t mo a d a p t a t i v o . L o s
c o e f i c i e n t e s , s e v a n
a j u s t a n d o mi e n t r a s d u r a l a
f a s e d e a p r e n d i z a j e .
• A l g o r i t mo :
– “E l algoritmo LMS se usa en filtros adaptativos para encontrar
los coeficientes del filtro que permiten obtener el valor esperado
mínimo del cuadrado de la señal de error, definida como la
diferencia entre la señal deseada y la señal p r o d u c i d a
a l a s a l i d a d e l f i l t r o .”

8. Discusión f i l t r a d o
Ad a p t a t i v o I
• Observamos que a medida que aumentamos los coeficientes, la
convergencia es mucho más rápida. A partir de una cantidad
aproximada de 30 coeficientes, hay una saturación e n l a
v e l o c i d a d d e c o n v e r g e n c i a
Aumento progresivo del número de coeicientes
5
2 coeficientes
0
-5
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
5 coeficientes
0
-5
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
7 coeficientes
0
-5
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
10 coeficientes
0
-5
0 1 2 3 4 5 6 7 8

9. Discusión f i l t r a d o
Ad a p t a t i v o I I
• Se observa que conforme el paso se hace más pequeño, la
convergencia es más l e n t a
Descenso progresivo del tamaño del paso
5
Paso 0.00007
0
-5
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
Paso 0.000007
0
-5
0 1 2 3 4 5 6 7 8
1
Paso 0.0000007
0.5
0
-0.5
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0.1
Paso 0.00000007
0
-0.1
0 1 2 3 4 5 6 7 8

10. Aplicación F i l t r o A d a p t a t i v o –
ECG F e t a l
Salida ECG fetal
2
1.5
1
0.5
0
Tensión (mV)
-0.5
-1
-1.5
-2
-2.5
-3
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Tiempo (segundos)

11. Aplicación F i l t r o A d a p t a t i v o –
E C G Ma t e r n a l
Salida del Cancelador Activo de Ruido
4
3
2
1
Tensión (mV)
0
-1
-2
-3
-4
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Tiempo (Segundos)

12. Obtención R i t m o C a r d i a c o
f o r i =1:30000,
i f (e (i )>0.4)
p r u (i )=e (i );
e l s e
p r u (i )=0;
e n d
e n d

13. Es t a d o d e l Ar t e
• Dos tipos de monitorización:
–E x t e r n o :
•T r a n s d u c t o r f i j o
a l r e d e d o r d e l a b d o me n d e
l a ma d r e  Método r e a l i z a d o
e n e l t r a b a j o
–I n t e r n o :
•E l mo n i t o r e o i n t e r n o s e
r e a l i z a c o l o c a n d o u n
e l e c t r o d o c o n f o r ma d e
t o r n i l l o e n e l c u e r o
c a b e l l u d o d e l f e t o