面向T波幅度测量和交错检测的噪声鲁棒模型方法
医学物理
2025-04-28 v1 数学物理
math.MP
摘要
T波交错(TWA)是突发性心脏死亡的潜在标志物，但其可靠分析常受限于无噪声环境，限制了其实际应用价值。我们探索基于模型的T波估计方法，以减轻噪声对TWA水平的影响。检测采用前一种基于替代物的方法作为基准，以及基于Markov模型状态转换矩阵(STM)的新方法。这些方法结合了修改移动平均(MMA)方法和多项式T波建模，以提高噪声鲁棒性。方法在信号信噪比(SNR)从-5 dB到30 dB的广泛范围内进行测试，包括基线漂移(BW)、肌肉伤迹(MA)、电极移动(EM)和呼吸调制等不同噪声类型。使用已知TWA水平的合成ECG：0 uV的TWA-free和30-72 uV的TWA-present信号。T波建模在噪声条件下提高了估计精度。在EM噪声为-5 dB和5 dB的SNR下，应用建模后，平均绝对误差(MAE)分别从62 uV降至49 uV和27 uV降至25 uV(Mann-Whitney-U检验，p<0.05)。在MA噪声下也见到类似的改进：MAE分别从100 uV降至70 uV和26 uV降至23 uV。在检测方面，STM方法实现了0.92的F1分数，优于基于替代物的方法(F1=0.81)，尽管两种方法在-5 dB的EM噪声下都表现不佳。重要的是，除了SNR，检测性能还取决于分析的心跳数。这些发现表明，结合基于模型的估计与STM检测显著提高了在噪声条件下的TWA分析，支持其在室内和可穿戴ECG监测中的应用。
引用
@article{arxiv.2504.18101,
title = {A Noise-Robust Model-Based Approach to T-Wave Amplitude Measurement and Alternans Detection},
author = {Zuzana Koscova and Amit Shah and Ali Bahrami Rad and Qiao Li and Gari D Clifford and Reza Sameni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.18101},
year = {2025}
}
备注
11 pages, 8 figures