[發(fā)明專利]胎心電檢測的時域稀疏性線性混疊盲分離模型的判別方法

有效

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• 申請日: 2011-04-29
• 公開（公告）號: CN102258368A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡坤;王雷;謝勝利;傅予力
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: A61B5/0444
• 分類號: A61B5/0444;A61B5/0452
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于胎兒心電檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及胎心電檢測的時域稀疏性線性混疊盲分離模型的判別方法。

背景技術(shù)

隨著科學技術(shù)的進步和人民生活水平的提高，在當今臨床醫(yī)療領(lǐng)域，對母體中的胎兒狀況進行有效監(jiān)測的需求越來越旺盛。隨之而來的是各種胎兒監(jiān)護方法的出現(xiàn)。目前臨床上對母體中胎兒狀況的監(jiān)護方法主要有超聲電子監(jiān)護和胎兒心電監(jiān)護等，其中多普勒超聲電子監(jiān)護是目前運用比較廣泛的監(jiān)護方法，但該方法需要儀器主動發(fā)送超聲信號作用于胎兒，從胎兒各種組織對超聲波的不同反射信號中確定胎兒的生長發(fā)育狀況，因此被認為是一種“入侵式”的監(jiān)護方法，不適合需要長時間監(jiān)護的場合；而胎兒心電監(jiān)護僅使用腹部體表電極被動接收胎兒心電信號，根據(jù)胎兒心電信號確定胎兒在母親體內(nèi)的狀態(tài)，因此被認為是一種“非入侵式”的監(jiān)護方法，不會對母親及胎兒造成不良影響，適合用于長時間臨床監(jiān)護。

但是，在胎兒心電信號檢測的實際應(yīng)用中，從母親腹部表面采集的心電信號是混疊有母親心電信號、胎兒心電信號、肌電信號(EMG)、體表子宮電信號(EHG)以及各種噪聲。在時域上這些信號混疊在一起，特別是母親心電信號，由于幅度比較大，對胎兒心電信號的觀察造成很大影響。這樣從混疊的源信號中提取出胎兒心電信號顯得非常重要。

20世紀90年代以來，盲源分離技術(shù)得到了迅速發(fā)展。盲源分離的特點在于能夠在對源信號缺乏先驗知識的情況下，根據(jù)源信號間的獨立性、稀疏性等統(tǒng)計特性，通過一系列數(shù)學運算，估計出各個源信號。

在眾多盲源分離技術(shù)中，基于稀疏性的盲源分離有這運算相對簡單，一定條件下效果較好的優(yōu)勢，同時通過大量測量樣本的觀測可以得到，在時域上，從母親腹部表面采集的胎兒心電混合信號在很多時段中具有相對稀疏的特征，也就是說單獨的母親或者胎兒心電信號在很多時刻為零或者接近于零，即混合信號中有很多時刻只有一個源信號取值占優(yōu)。所以，基于源信號時域相對稀疏性的胎兒心電信號分離是提取胎兒心電信號的一種有效方法。

盲信號分離研究的信號模型主要有線性混合模型和卷積混合模型，其中盲信號線性混合模型是比較簡單的一種形式。所謂線性混疊是指觀測信號是多個源信號經(jīng)過線性組合而得到的，典型的BSS/ICA問題就是源于對獨立源信號的線性混合過程的研究，在工程上線性混疊模型也是首選的模型。

目前各種基于稀疏性的盲源分離方法一般都首先假定源信號的混疊符合線性混疊模型，并沒有真正對這一前提假設(shè)進行有效的驗證和判別。然而，通過許多工程實踐可知，在很多情況下，進入傳感器的信號很可能已經(jīng)發(fā)生了非線性的混合或畸變，也就是說很多情況下并不滿足線性混疊的盲分離模型，具體到基于盲分離的胎兒心電信號提取中，胎兒生活在一個特殊的環(huán)境中，處在胎膜和羊水的包圍之中。胎兒心電信號從胎兒心臟傳至體表，中間要經(jīng)過很多肌層，人的肌肉是一個各向異性的復(fù)雜有機體，不同的部位在電信號的頻譜上差異明顯，而且它們的導(dǎo)電性能有很大的差異。另外，胎兒皮膚外包著的胎脂是脂肪層，導(dǎo)電性能差，有隔離作用。胎脂外有兩層胎膜，導(dǎo)電性能也較差，所以胎兒心電信號從胎兒心臟傳導(dǎo)到腹部體表很可能會有很大的衰減和非線性畸變以及混疊，不滿足盲分離的線性混疊模型。

對于不滿足盲分離線性混疊模型的情況，一種方法是通過調(diào)整傳感器的位置，使得觀測信號近似滿足線性模型，這樣就可以利用線性瞬時盲分離的諸多算法進行源信號的分離。具體到基于盲分離的胎兒心電提取的實際應(yīng)用中，我們可以通過調(diào)整電極的位置近似滿足盲分離線性模型。

綜上所述，實施基于基于母親心電和胎兒心電混合信號時域相對稀疏性的胎兒心電信號分離之前要做的一個重要工作是在源信號中識別出稀疏的信號段，然后利用該稀疏區(qū)域中的數(shù)據(jù)判別是否符合盲分離線性瞬時混疊的模型，據(jù)此調(diào)整電極的擺放位置，只有當符合盲分離瞬時線性模型時，才能使用基于稀疏性的盲源分離得到較好的分離結(jié)果。而本發(fā)明提出了一個高效和準確的基于基于母親心電胎兒心電混合信號時域相對稀疏性的線性混疊盲分離模型判別方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供胎心電檢測的時域稀疏性線性混疊盲分離模型的判別方法；相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可從時域上混疊有母親心電信號、胎兒心電信號以及其他信號的觀測信號中找到相對稀疏的信號段，進而在該稀疏段中對混疊線性程度進行測量，從而為后續(xù)的基于源信號時域相對稀疏性的胎兒心電信號分離提供方便。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

胎心電檢測的時域稀疏性線性混疊盲分離模型的判別方法，包括以下步驟：

(1)在母體腹部采集多路母親和胎兒心電混合的觀測信號；