[發(fā)明專利]一種基于自適應(yīng)FLANN濾波器的胎兒心電信號提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310674038.2
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103610460A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏國;馬亞平;肖業(yè)貴;孫金瑋;黃博妍
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A61B5/0444
• 分類號: A61B5/0444
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊立超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種基于自適應(yīng)FLANN濾波器的胎兒心電信號提取方法，屬于胎兒心電信號檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

優(yōu)生優(yōu)育是提高國家人口素質(zhì)的重要舉措。隨著生活水平的不斷提高，人們對優(yōu)生優(yōu)育的認(rèn)識逐步加強(qiáng)，同時(shí)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也為圍產(chǎn)期的孕婦和胎兒監(jiān)護(hù)提供了技術(shù)保障。今后在圍產(chǎn)期對胎兒和孕婦實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)將受到越來越廣泛的重視。

胎兒心電圖（Fetal?Electrocardiogram，簡稱FECG）是胎兒心臟生理活動(dòng)的客觀指標(biāo)，它反映了胎兒在孕期中的生長和健康狀況，能夠幫助及早診斷妊娠期和分娩期的胎兒是否有先天性心臟病或?qū)m內(nèi)缺氧等。非侵入式胎兒心電檢測方法，是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)中常用的方法，對圍產(chǎn)期的醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用，以及提高圍產(chǎn)醫(yī)學(xué)質(zhì)量均具有重要意義，在現(xiàn)代醫(yī)療領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

胎兒心電信號是心臟活動(dòng)的源發(fā)性信號，這種信號電位變化的方向、次序和時(shí)間等都有一定規(guī)律，并反映了整個(gè)心臟活動(dòng)的循環(huán)興奮過程。胎兒心電信號與心音和心動(dòng)信號相比更能反映心臟活動(dòng)全貌，而且胎兒出現(xiàn)異常時(shí)，胎兒心電圖形態(tài)的變化比心音、心動(dòng)等發(fā)生的更早、更敏感。從胎兒心電信號不僅能提取胎兒的平均和瞬時(shí)心率的變化，而且能像一般成人心電圖（Electrocardiogram，簡稱ECG）那樣，從描繪的心電波形中得到更多胎兒心臟狀況的信息。通過對胎兒心電信號這些波形變化（如心率、心律、QRS時(shí)限等）的分析，結(jié)合臨床觀察，可早期發(fā)現(xiàn)胎兒生長發(fā)育過程中的異常狀況，及時(shí)采取醫(yī)療措施進(jìn)行補(bǔ)救。因此為了做出正確的臨床診斷，非常有必要獲取清晰的胎兒心電信號。

目前，胎兒心電信號的檢測方法主要分為侵入式和非侵入式兩種，傳統(tǒng)的侵入式方法（頭皮電極法），只能在羊膜破裂之后測量，且對母體和胎兒均具有創(chuàng)傷，操作比便。非侵入式的測量方法在臨床醫(yī)學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用，只需從母親腹部區(qū)域采集到包含胎兒心電信號的混合信號，然后通過去噪和濾波，經(jīng)提取算法得到胎兒心電信號，具有對母親和胎兒無創(chuàng)傷的特點(diǎn)。但是，由于母親信號和胎兒心電信號的特點(diǎn)，在頻域內(nèi)，胎兒心電信號的頻譜和母親心電信號的頻譜相互重疊，在時(shí)域內(nèi)，胎兒心電信號和母親心電信號之間存在10％到30％左右的QRS波重疊，通過簡單的去噪和提取方法很難獲得清晰的胎兒心電信號。

現(xiàn)在臨床應(yīng)用的胎兒心電信號獲取方法均為非侵入式測量方法：將多個(gè)非侵入式電極通過某種導(dǎo)聯(lián)分布放置在母親的腹部和胸部區(qū)域，分別測量母親腹部心電信號（由母親心電信號和胎兒心電信號等構(gòu)成的混合信號）和母親胸部心電信號（主要為母親心電信號和加性噪聲），進(jìn)而利用某種胎兒心電信號提取或者分離算法，從具有強(qiáng)噪聲污染的腹部心電信號中分離出胎兒心電信號。然而，從腹部電極獲得的信號主要是母親心電信號，包含的胎兒心電信號的電壓幅度通常達(dá)不到母親心電信號的電壓幅度的20％，信噪比(SNR)不高，給胎兒心電信號提取帶來了巨大挑戰(zhàn)。此外，還存在各種不同來源的加性噪聲，淹沒或者污染了待提取的胎兒心電信號，包括50Hz工頻干擾、基線漂移、母親呼吸和肌電信號等干擾或者噪聲。另外，缺少充分的胎兒心電信號數(shù)據(jù)庫，會(huì)影響到胎兒心電信號波形的評價(jià)指標(biāo)。經(jīng)過多年的技術(shù)改進(jìn)，現(xiàn)在臨床應(yīng)用的胎兒心電信號獲取方法已相對成熟。