奇異值分解法用於心磁圖雜訊消除之研究

Abstract

我們使用一階高溫超導rf-SQUID梯度計在磁屏蔽屋裡測量生物的心磁訊號，一階梯度計是由兩個高溫rf-SQUID所組成，待測者有人體與兔子，人體分別為健康者與心律不整者，兔子分別為健康兔子與高血脂兔子。 以往實驗室對於心磁數據處理方式只有透過平均處理來降低雜，提高訊雜比，但若要處理心律不整者的心磁信號時，由於心磁信號週期長短不一，平均處理後有可能會使原本的信號失真變形，使判讀時失去心磁訊號的正確性。因此，量測心律不整者時，必須不必透過平均處理，最好能夠直接讀取及時的心磁信號，在一般情況下，及時所量得的信號裡所包含的雜訊，會使得信號與雜訊分辦不清，難以從及時的心磁圖中判別病症，因此我們才利用奇異值分解法(Singular Value decomposition, SVD)來消除及時信號中的雜訊。 由於心磁訊號有類似週期特性，奇異值分解法是將訊號分成單位向量與相對大小權重之線性組合，可將心磁信號中重要的生理特徵從原始波形中解離出來，將其他殘餘的背景雜訊以及微小訊號的分量去除，進而能消除雜訊，改善訊雜比。 人體與兔子的心磁信號經過奇異值分解法處理後，訊雜比分別可提高四倍與兩倍。但經過奇異值分解法再經平均處理的心磁圖，與未經過奇異值分解法處理直接平均處理後的心磁圖相比，並無明顯的差異，從平均結果比較後的結論是若想要得到平均後的心磁圖，可以不須經過奇異值分解法而直接作平均處理；若想要得到及時的心磁圖，便可以利用奇異值分解法作處理。