基于主动推断的胎儿多普勒超声闭环发射波束定向技术
信号处理
2024-10-08 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
多普勒超声声学广泛用于监测产妇和胎儿的心率。然而，该技术对胎儿和母亲的运动极其敏感，这会导致胎儿心相对于超声波束发生位移，从而降低多普勒信噪比，进而引发心率读数 erratic、嘈杂或缺失。为解决此问题，本文将常规多普勒超声系统增添一个理性代理人，使其自主操控超声波束定向以跟踪胎儿心位置。该认知超声系统采用顺序蒙特卡罗方法从功率多普勒信号中推断胎儿心位置，并采用贪心信息寻求准则选择能降低未来时步位置不确定性的定向角。随后，利用估计的胎儿心位置处的多普勒信号计算胎儿心率。我们的实验结果表明，该系统在挑战性的信噪比场景下能够准确跟踪胎儿心位置，主要得益于其动态发射波束定向能力。此外，我们发现，针对位置不确定性进行发射波束定向优化，也可优化下游的心率估计性能。总体而言，本工作展示了闭环认知超声在提升传统系统能力方面的潜力。
引用
@article{arxiv.2410.04869,
title = {Active Inference for Closed-loop transmit beamsteering in Fetal Doppler Ultrasound},
author = {Beatrice Federici and Ruud JG van Sloun and Massimo Mischi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.04869},
year = {2024}
}