[發(fā)明專利]一種基于斜投影的單通道胎兒心電盲分離裝置及分離方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110320022.2
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN102525452A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周郭許;蔡坤;謝勝利;張偉強;李卓妮;李帥旗
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A61B5/0444
• 分類號: A61B5/0444
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種基于斜投影的單通道胎兒心電盲分離裝置及分離方法，屬于基于斜投影的單通道胎兒心電盲分離裝置及方法的改造技術(shù)。?

背景技術(shù)

胎兒心電(Fetal?Electrocardiogram，F(xiàn)ECG)是反映胎兒心臟電生理活動的一項客觀指標，反映了胎兒在孕期中的生長和健康狀況。對圍產(chǎn)期的胎兒心電提取及分析可以確定胎兒心率、胎兒心臟功能參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)胎兒宮內(nèi)缺氧等妊娠期或分娩期的病理情況，以便盡早采取措施保證胎兒健康。

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。因此，研究如何準確、有效地從母體腹部電極中提取胎兒心電信號的方法具有重要的理論價值和臨床意義。?

傳統(tǒng)的多通道線性瞬時混疊盲分離對工程實現(xiàn)要求過高，主要表現(xiàn)在：?

1)給硬件電路設(shè)計、調(diào)試帶來了較大困難。多通道信號采集裝置中，各通道的系統(tǒng)響應(yīng)要一致，不可避免地增加了設(shè)計和調(diào)試的難度。?

2)在使用過程中，電極位置的確定存在很多困難。由于人體的各向異性，要求多個通道的觀測信號均為母親心電信號和胎兒心電信號(源信號)的線性混疊，對電極擺放的位置提出了很高要求。?

單通道盲分離很好地解決了上述問題，是由于有以下優(yōu)點：?

1)在工程上，單通道混合的模型容易滿足。單通道盲分離系統(tǒng)只有一個觀測信號，母親心電和胎兒心電信號只需滿足線性疊加原理即可。這在工程上容易實現(xiàn)。?

2)硬件電路的設(shè)計和調(diào)試簡單。信號采集裝置中只有一個觀測通道，設(shè)計和調(diào)試較容易。?

3)電極的數(shù)目少，電極位置靈活。單通道系統(tǒng)只需要兩個信號電極(差動)，只要能在孕婦腹部上觀測到較明顯的胎兒心電信號就可以實現(xiàn)胎心電的分離。?

但是，目前全盲條件下的單通道盲分離算法還不成熟。本發(fā)明基于斜投影單通道盲分離算法利用了源信號的先驗信息——母親心電和胎兒心電信號波群在觀測信號中的位置，可以實現(xiàn)單通道胎心電的分離。?

母親心電QRS波群信號強，容易獲得母親心電QRS波群的精確時間位置。但是，胎兒心電信號幅度小，常常淹沒在噪聲之中，獲得胎兒心電QRS波群的精確時間位置就比較困難。為此，可以考慮以胎兒心音作為參考信號引導(dǎo)我們獲取胎兒心電QRS波群的在腹部觀測信號中的時間位置。但是，許多研究表明，心音信號與心電信號只有粗略的對應(yīng)關(guān)系，并不嚴格同步，即每一個心音都對應(yīng)一個心電波群，心電信號以隨機時間先于心音信號出現(xiàn)。成人心電信號R波超前第一心音S1音約0.03～0.06秒，而胎兒的情況目前還沒有查到相關(guān)文獻，但估計與成人類似。下面以成人的情況為例計算截取的位置誤差。我們自行設(shè)計的硬件系統(tǒng)采樣率500Hz，那么就會產(chǎn)生15-30個樣本點的截取位置誤差，因此，腹部觀測信號中胎兒心電波群的定位是整個單通道胎心電盲分離算法的重點和難點。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種設(shè)計合理，方便實用的基于斜投影的單通道胎兒心電盲分離裝置。?

本發(fā)明的另一目的在于提供一種操作方便的基于斜投影的單通道胎兒心電盲的分離方法。?

本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明的基于斜投影的單通道胎兒心電盲分離裝置，包括有單通道心電信號采集模塊、多普勒胎兒心音采集模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換?模塊、微處理器、用于信號分離和顯示的PC上位機，其中用于采集混疊心電信號的單通道心電信號采集模塊的轉(zhuǎn)入端與心電圖導(dǎo)聯(lián)電纜相連接，用于采集胎兒的心音信號的多普勒胎兒心音采集模塊的輸入端與超聲探頭相連接，單通道心電信號采集模塊和多普勒胎兒心音采集模塊的轉(zhuǎn)出端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的模擬輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)輸出端口與微處理器相連，微處理器與PC上位機相連。?

上述微處理器通過串口線與PC上位機相連。?

上述單通道心電信號采集模塊包括前置放大電路、工頻陷波電路、帶通濾波電路、后級放大電路、定標信號電路和定標控制電路，其中用于接收模擬混疊心電信號的前置放大電路與心電圖導(dǎo)連線電連接，前置放大電路的輸出端與工頻陷波電路電連接，工頻陷波電路的輸出信號通過帶通濾波電路，后經(jīng)后級放大電路放大，最后輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，接收微處理器傳來的定標信號的定標信號電路與微處理器電連接。?

上述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用多路14位高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。?