[發(fā)明專利]一種用于單導(dǎo)胎兒心率檢測(cè)的魯棒自適應(yīng)估計(jì)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210125150.6
• 申請(qǐng)日: 2012-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN102670188A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國(guó)軍;曾孝平;張舒婷;郝曉杰;劉乃乾;肖蘭;顧曉玲;周曉娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/024
• 分類號(hào): A61B5/024;A61B5/0444;A61B5/0402
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及胎兒心電檢波方法，特別涉及一種用于單導(dǎo)胎兒心率檢測(cè)的魯棒自適應(yīng)估計(jì)方法。

背景技術(shù)

心電監(jiān)護(hù)是一項(xiàng)常用的醫(yī)療監(jiān)護(hù)方式，在醫(yī)院一般都配有心電監(jiān)護(hù)設(shè)備，目前，心電監(jiān)護(hù)設(shè)備正向便攜式、家用化的方向發(fā)展，特別是家用胎兒心電監(jiān)護(hù)設(shè)備是近年來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。胎兒心電監(jiān)護(hù)為胎兒的健康狀況提供有用的參考信息，而胎兒心率是胎兒心電監(jiān)護(hù)的基礎(chǔ)項(xiàng)目之一，因此，如何準(zhǔn)確獲得胎兒心率對(duì)胎兒監(jiān)護(hù)具有十分重要的價(jià)值。

作為一種無(wú)創(chuàng)監(jiān)護(hù)手段，原始心電數(shù)據(jù)是通過(guò)在母體腹壁表面放置電極采集得到。這樣采集到的腹壁心電信號(hào)(AECG)除了包含常見的各種肌電噪聲，基線漂移，工頻干擾、運(yùn)動(dòng)偽跡等，還含有母體心電信號(hào)(MECG)。胎兒心電信號(hào)(FECG)幅值一般在微伏級(jí)，而母體心電信號(hào)幅值較大，在毫伏級(jí)。所以，與MECG和各種噪聲相比，胎兒心電信號(hào)顯得十分微弱。如何在這樣的大噪聲背景下提取出胎兒心電信息，進(jìn)行便攜式監(jiān)護(hù)是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。

目前，采用較多的提取出胎兒心電信息的方法是母體心電抵消法，即首先預(yù)處理，然后提取出MECG，從腹壁混合信號(hào)中減去MECG，從而得到胎兒心電，再經(jīng)過(guò)胎兒心電的R波檢測(cè)，估計(jì)出胎兒心率。使用這種母體心電抵消法估計(jì)胎心率，最關(guān)鍵的一點(diǎn)是準(zhǔn)確有效地估計(jì)MECG，只有準(zhǔn)確的提取MECG，才能得到準(zhǔn)確的胎心率。從腹壁混合信號(hào)中估計(jì)MECG，則胎兒心電和其他各種噪聲都是干擾信號(hào)，問(wèn)題就轉(zhuǎn)換為成人的心電信號(hào)提取。目前，關(guān)于心電信號(hào)的提取，主要的方法有小波變換法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、獨(dú)立成分分析法(ICA)以及自適應(yīng)濾波法等各種數(shù)字濾波。對(duì)這些方法研究分析，各自都有其優(yōu)缺點(diǎn)。其中，小波變換法是一種時(shí)間-尺度分析方法，具有時(shí)頻局域化分析能力和多分辨率分析的特點(diǎn)。利用小波變換多尺度、多分辨率的特性將噪聲和ECG信號(hào)分解在不同尺度從而進(jìn)行ECG信號(hào)和噪聲的分離。雖然目前小波降噪法已經(jīng)取得了一定的成果和應(yīng)用，擬人腦機(jī)理和功能的計(jì)算機(jī)和人工智能處理技術(shù)，它具有非線性、高度并行性、魯棒性和自主適應(yīng)性等特點(diǎn)。但它在ECG信號(hào)中主要用于QRS檢測(cè)中的自適應(yīng)非線性預(yù)測(cè)，通過(guò)前面的采樣點(diǎn)來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前的采樣點(diǎn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的不足在于學(xué)習(xí)訓(xùn)練過(guò)程需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，而且要求訓(xùn)練樣本具有一定的代表性，這在實(shí)際ECG降噪應(yīng)用中很難實(shí)現(xiàn)。自適應(yīng)濾波算法是針對(duì)信號(hào)和噪聲頻率變化而發(fā)展的自適應(yīng)調(diào)節(jié)的濾波技術(shù)。自適應(yīng)濾波一般采用最小均方誤差準(zhǔn)則作為代價(jià)函數(shù)，能夠?qū)⒖驾斎胄盘?hào)進(jìn)行自適應(yīng)的加權(quán)處理，通過(guò)不斷修正權(quán)向量，使濾波器輸出逼近原始輸入信號(hào)。雖然自適應(yīng)濾波能夠?qū)CG信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)處理，但這種自適應(yīng)濾波方法要求額外提供參考信號(hào)，不適用于便攜式的單通道的胎心率估計(jì)。

自從2003年P(guān).E.McSharry提出了心電信號(hào)的動(dòng)態(tài)模型之后，基于模型的ECG消噪方法成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。近幾年，不少學(xué)者研究了利用動(dòng)態(tài)ECG模型進(jìn)行貝葉斯濾波提取ECG的方法，該方法在ECG降噪和FECG提取方面取得了一定的成果，但也還存在不少的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，例如濾波不穩(wěn)定，收斂性不好，有時(shí)甚至發(fā)散，而且濾波系統(tǒng)魯棒性能不夠高，容易受動(dòng)態(tài)模型和噪聲的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，特別創(chuàng)新地提出了一種用于胎兒心率檢測(cè)的魯棒自適應(yīng)估計(jì)方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種用于胎兒心率檢測(cè)的魯棒自適應(yīng)估計(jì)方法，其包括如下步驟：

S1：采集孕婦腹壁心電信號(hào)，并進(jìn)行用于消除噪聲和干擾的預(yù)處理；

S2：對(duì)孕婦腹壁心電信號(hào)中的母體心電信號(hào)進(jìn)行建模、濾波；

S3：在濾波過(guò)程中進(jìn)行自適應(yīng)估計(jì)和魯棒性分析；

S4：根據(jù)母體心電信號(hào)得到胎兒心電信號(hào)；

S5：得到胎兒心率。

本發(fā)明在對(duì)母體心電信號(hào)進(jìn)行濾波的過(guò)程中進(jìn)行自適應(yīng)估計(jì)和魯棒性分析，提高了胎心率計(jì)算的可靠性和準(zhǔn)確性。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明用于胎兒心率檢測(cè)的魯棒自適應(yīng)估計(jì)方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明采用的ECG模型的三維圖；

圖3是圖2中所示三維圖轉(zhuǎn)換到相位空間的圖形。

具體實(shí)施方式