Sviluppo e confronto di algoritmi di filtraggio del segnale fonocardiografico addominale per l’estrazione della frequenza cardiaca fetale

Introduzione                                                                                                                                              
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valutazione e quindi la stima dell’intervallo inter-battito (reciproco, a meno di una costante, della 
serie FHR) deve essere quanto più affidabile possibile. 
Nel cap. 5 si mostrano i risultati di un’analisi precedentemente condotta per caratterizzare i suoni 
cardiaci nel dominio della frequenza, che hanno mostrato un trend lineare delle caratteristiche 
ricavate al variare della settimana di gestazione.  
L’obiettivo principale del presente lavoro di tesi è stato il problema del filtraggio del segnale 
fonocardiografico fetale, che si rivela cruciale nelle strategie di de-noising, per la determinazione 
della FHR. Utilizzando un software per l’estrazione della FHR, sviluppato nell’ambito dell’attività 
di ricerca del gruppo di bioingegneria e preventivamente ottimizzato in molti suoi aspetti, sono state 
analizzate, implementate e confrontate diverse soluzioni di filtraggio. L’algoritmo implementato 
consiste essenzialmente di un pre-processing, un primo stadio di elaborazione, lo stadio di 
filtraggio, uno ssecondo stadio di elaborazione tramite TEO, per l’enhancement dei primi suoni 
cardiaci fetali, uno stadio di elaborazione logica che individua i picchi del segnale associati ai 
battiti, ed uno stadio di post elaborazione per fissare degli affidabili marker temporali dei battiti 
individuati.  
Per lo stadio di filtraggio, sono state implementate quattro diverse tecniche di de-noising e ne sono 
stati confrontati i risultati. Le quattro tecniche sono rispettivamente un filtraggio adattativo basato 
sul filtro RLS, un filtraggio passa banda con frequenza di centro banda fissa, un filtraggio passa 
banda con frequenza di centro banda variabile ed una strategia di de-noising e di esaltazione dei 
suoni cardiaci fetali secondo la teoria della decomposizione wavelet. Per consentire il confronto dei 
risultati ottenuti con le diverse tecniche, il software è stato arricchito di nuove funzionalità ed è 
stato velocizzato il percorso di elaborazione.  
Per portare avanti e completare il lavoro, oltre allo sviluppo del software, è stato necessario 
effettuare un’ampia analisi della letteratura, principalmente riguardante le soluzioni adottate per la 
soppressione delle principali fonti di rumore del segnale fPCG e per l’elaborazione del segnale ai 
fini del calcolo affidabile della FHR, utilizzando come riferimento i toni cardiaci fetali.  
Gli algoritmi di filtraggio sono stati confrontati in relazione alla loro efficienza, confrontando il 
segnale FHR estratto da ognuno con quello estratto da una registrazione cardiotocografica eseguita 
contemporaneamente, utilizzando sia la sonda Doppler che il sensore acustico fonocardiografico. 
Dal confronto tra i due segnali, viene calcolata la distribuzione dell’errore beat-to-beat calcolata 
come la differenza punto-punto tra i due segnali. Sono inoltre calcolati ulteriori parametri statistici 
della distribuzione dell’errore, la frequenza cardiaca media e viene operato il confronto tra gli 
istogrammi della distribuzione della FHR estratta con cardiotocografia e fonocardiografia. Viene 
inoltre condotta un’analisi della varianza (ANOVA) per verificare l’appartenenza delle distribuzioni