IEEE CHILECON2017 - ISSN XXXX-XXXX, P ´ AG. XXXX.XXXX, CHILE, 18 AL 20 DE OCTUBRE 2017 1 Fetal ECG Multi-level analysis using Daubechies wavelet transform for non-invasive maternal abdominal ECG recordings Jos´ e C´ ardenas-Lattus, NonMember, IEEE, H´ ector Kaschel, Senior Member, IEEE, Abstract— This paper is focused on presenting Multi- level decomposition analysis for foetal Electrocardiogram (FECG) signals, in order to improve non-inasive methods of treatment during the prenatal stage of pregnancy. Multi-level theory is presented herewith different bases of wavelets such as Daubechies and Haar by reconstructing foetal heart rate (FHR) with denoised wavelet coefficients. 4 th Daubechies was used for denoising and Haar basis for foetal heart beats detection, due to the differences between maternal and foetal heartbeats and the similarity of Daubechies basis wavelets to the complex QRS of a heartbeat. It was possible to reconstruct the signal and furthermore analyze only the most important parameters of the waveform. This procedure did an effort to improve FECG analysis using a low computational mathematical tool, nevertheless it is still being improved. Index Terms—WBAN, FECG, Daubechies, DWT, An´ alisis Multi-resoluci´ on. I. I NTRODUCCI ´ ON N UEVAS proposiciones para mejorar los sistemas de cui- dado m´ edico est´ an teniendo mayor relevancia y atenci´ on para las telecomunicaciones. El concepto de Internet de las Cosas se est´ a acoplando en diferentes ´ areas a parte del control industrial: control militar, mejora de dispositivos deportivos, agronom´ ıa, miner´ ıa y tambien en la salud [1]. Por lo anterior, la Asociaci´ on Internacional de Ingenieros El´ ectricos (IEEE) aprob´ o el est´ andar IEEE 802.15.6 Wireless Body Area Net- works (WBAN), con el fin de proveer normativas relacionadas al control, radiaci´ on, comunicaci´ on y acceso al medio para redes inal´ ambricas ocupadas principalmente en el monitoreo remoto de la salud [2], [3]. La ´ area de la Obstetricia sufre de tecnolog´ ıa que no entrega va- riables fidedignas de diagn´ ostico debido al alto procesamiento requerido, y en caso de aportar con tecnolog´ ıas necesarias, es- tas requieren una alta inversi´ on econ´ omica, por lo que pacien- tes terminan por migrar hacia el sector privado para el cuidado del embarazo. Con la creaci´ on del concepto de telemonitoreo, han surgido propuestas relacionadas al desarrollo de sensores o dispositivos especializados que contribuyan al mejoramiento de alguna de las problem´ aticas gestacionales actuales, relacio- nadas principalmente a enfermedades al seguimiento de la va- H. Kaschel, Department of Electrical Engineering, University of Santiago de Chile (USACH), Santiago, Chile, e-mail: hector.kaschel@usach.cl . J. C´ ardenas-Lattus, Department of Electrical Engineering, University of Santiago de Chile (USACH), Santiago, Chile, e- jose.cardenasl@usach.cl . riabilidad en la frecuencia card´ ıaca fetal, donde pacientes que sufren hipertensi´ on, diabetes, obesidad, asma, restricciones al crecimiento intrauterino u otras patolog´ ıas deben duplicar o triplicar la cantidad de visitas m´ edicas. El seguimiento de pacientes de alto riesgo durante la etapa perinatal del embarazo se hace imprescindible de mejorar, y el ´ unico metodo para el monitoreo remoto ambulatorio es la utilizaci´ on de un sistema basado en magnetocardiograf´ ıa para Electrocardiograma Fetal (FECG), que permita la manipulaci´ on del procedimiento por parte del mismo paciente y no de expertos m´ edicos. Sin embargo, es de conocimiento com´ un que la extracci´ on de los latidos fetales implica algoritmos de alta complejidad y modelamiento de canal complejo [4], dadas las caracter´ ısticas del canal interno del paciente, en donde los latidos se ven afectados por el latido maternal (MECG: Maternal ECG), movimientos musculares, movimiento del feto y crecimiento constante del coraz´ on fetal durante el embarazo[5]. Una soluci´ on tipo tele cuidado m´ edico que permita dar mejo- ramiento al seguimiento de pacientes de alto riesgo de altos niveles de obesidad o alta edad de la paciente [6], [7], [8], [9] permitir´ ıan proteger la salud de ambos, ya que de acuerdo al World Health Organization son 287.000 las mujeres que mueren y 6.000.000 las que contraen da˜ nos o infecciones durante el parto debido al seguimiento inadecuado de la gestaci´ on cada a˜ no. La forma de la onda card´ ıaca fetal tiene la complejidad de ser una se˜ nal no-peri´ odica, y por tanto requiere de algoritmos especializados para eliminar la interferencia y mejorar la relaci´ on se˜ nal a ruido, donde la Transformada de Fourier (FTT: Fast Fourier Transform) no permite un adecuado an´ alisis. Existen diferentes proposiciones basadas en EKF, Fast-ICA, BSS [10], [11] y algoritmos de Wavelet [12], [13], [14]. Sin embargo, son los algoritmos por Wavelet los que se est´ an convirtiendo como la soluci´ on m´ as prometedora [15], [16], dada su baja complejidad computacional, que permitir´ ıa poder implementarse en dispositivos ergon´ omicos de bajo consumo energ´ etico. En este paper se realizar´ an las primeras aproximaciones me- diante Wavelets, asociadas a un procesamiento de la se˜ nal con distintas etapas: procesado y post-procesado. Por tanto, en la Secci´ on II se presentar´ a la Transformada Wavelet Discreta (DWT) con base Daubechies y la Secci´ on III mostrar´ a el procesamiento de se˜ nal que debe implementarse en una se˜ nal abdominal basado en magnetocardiograf´ ıa. La Secci´ on IV mostrar´ a los resultados del algoritmo utilizando una base de datos para finalmente en la Secci´ on V presentar la discusi´ on