[發明專利]去除電生理信號中工頻干擾信號的方法

無效

• 申請號: 200910030895.2
• 申請日: 2009-04-17
• 公開（公告）號: CN101548885A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 陳穎;童唐驥;童建軍
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: A61B5/0402
• 分類號: A61B5/0402
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱戈勝

技術領域：

本發明涉及去除工頻干擾信號的方法，尤其是電生理信號中工頻干擾信號的方法，本發明方法屬于自適應信號處理范疇的降噪算法，是將鎖定放大器軟件化后的結果。?

背景技術：

針對電生理信號中的工頻干擾，傳統的方法是使用50Hz的陷波器。然而，由于電網、用電設備的影響，因此傳統的陷波器難以達到令人滿意的結果。在IEEE?Trans這些領先的雜志上，每年都有針對去除工頻干擾信號的文章發表，但是，這些文章大多從隨機信號處理的角度出發，雖然處理效果不錯，但是往往存在算法復雜度高，難以理解等缺點。因此，在對電生理信號進行預處理時，大家都迫切地需要一種易于實現，易于理解，同時效果又相當不錯的去除工頻干擾的算法。?

例如，在心電圖檢測中，現有技術中，在硬件上，盡管通過引進更好的儀表放大器以及右腿驅動電路，共模干擾能夠被極大削弱，然而，硬件改良并非在所有場合下都適用。在軟件上，傳統的做法是采用50Hz陷波器。然而，工頻干擾的頻率相位并非一成不變，因此單純地設計50Hz附近一個很窄的頻段作為陷波1)對于采集到的電生理信號(該信號包括純凈的電生理信號和工頻干擾信號)，把工頻干擾信號看作正弦信號，重構該正弦信號(該正弦信號即為類似于工頻干擾的正弦信號)；?

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種新的去除電生理信號中工頻干擾信號的方法，具體技術方案如下：?

一種去除電生理信號中工頻干擾信號的方法，步驟包括：?

1)對于采集到的電生理信號，把工頻干擾信號看作正弦信號，重構該正弦信號(該正弦信號即為類似于工頻干擾的正弦信號)；?

2)從采集到的電生理信號中減去重構的正弦信號，即消除所述工頻干擾，得到純凈的電生理信號。?

所述步驟1)中，通過探測正弦信號的頻率、相位和幅度參量重構正弦信號，步驟是，把工頻干擾信號看作有用信號，而將純凈的電生理信號看作干擾信號，通過抑制純凈的電生理信號，精確地檢測工頻干擾信號的幅度、頻率、相位，然后重構正弦信號，具體來說，步驟包括：?

1.1)設定一個初始參考信號，幅度、頻率和相位都已知；?

1.2)然后把含有干擾的電生理輸入信號X(t)(所述采集到的信號)和參考信號Reference作比較，觀察比較得到的Delta?Frequency，Delta?Phase，X(t)和Reference兩個信號幅度的乘積；所述Delta?Frequency是兩個信號頻率的差值，Delta?Phase是兩個信號相位的差值；?

1.3)如果Delta?Frequency或Delta?Phase大于相應的閥值，就根據Delta?Frequency和Delta?Phase修正參考信號；?

1.4)重復步驟1.2～1.3，輸出的Delta?Frequency和Delta?Phase越來越小，最終小于閾值，此時，參考信號的頻率、相位非常逼近所述工頻干擾信號的頻率、相位；?

1.5)應用步驟1.4最終得到的參考信號的Frequency、Phase作為正弦干擾信號的頻率和相位，以及該參考信號和輸入信號的幅度乘積，作為正弦信號的幅度，重構正弦信號以得到仿真的工頻干擾信號。?

所述步驟1)是在鎖定放大器中完成的，所述鎖定放大器包括兩個乘法器和兩個低通濾波器LPF；每個乘法器對應設在一個低通濾波器LPF的前端，所述心電圖輸入信號X(t)分別傳入一個乘法器；所述參考信號Reference有兩組，分別是一對正交的信號Vref和Vref90°；所述Vref和Vref90°分別傳入一個乘法器中；測量兩個低通濾波器LPF輸出信號，運算后即得工頻干擾信號的幅度、相位和頻率。?

本發明還將所述鎖定放大器的硬件電路軟件化，使本發明更具有靈活性和穩定性。?

所述Delta?Frequency的閾值y＝0.005Hz，Delta?Phase的閾值是0.005Radian。?

本發明把工頻干擾(就是市電50Hz干擾)看成正弦波(實際情況是類正弦波而不是絕對的正弦波)，然后通過一定的方法，將這個正弦波重構出來，最后再將這個重構的正弦波減去，達到了消除干擾的目的。本發明用簡單的減法應用就消除了干擾。而在信號處理領域中，幾乎所有的去除干擾的行為，就可以概括為卷積濾波，業內人士也對這種方法非常熟悉，甚至已經產生了審美疲勞或是思維慣性。但是，本發明與傳統不同，就是簡單的相減，而且效果很好。?