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[發(fā)明專利]一種基于盲分離的多普勒胎心音瞬時(shí)心率的檢測(cè)方法有效

專利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 201410052385.6 申請(qǐng)日: 2014-02-14
公開(kāi)(公告)號(hào): CN103845079A 公開(kāi)(公告)日: 2014-06-11
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 何昭水;謝侃;王賽紅;蔡坤;謝勝利 申請(qǐng)(專利權(quán))人: 廣東工業(yè)大學(xué)
主分類號(hào): A61B8/02 分類號(hào): A61B8/02
代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102 代理人: 林麗明
地址: 510006 廣東省廣*** 國(guó)省代碼: 廣東;44
權(quán)利要求書(shū): 查看更多 說(shuō)明書(shū): 查看更多
摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 基于 分離 多普勒 心音 瞬時(shí) 心率 檢測(cè) 方法
【說(shuō)明書(shū)】:

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明是一種基于盲分離的多普勒胎心音瞬時(shí)心率的檢測(cè)方法,特別是一種涉及醫(yī)用監(jiān)護(hù)技術(shù)領(lǐng)域的基于單通道盲分離的多普勒胎兒心音信號(hào)的瞬時(shí)心率檢測(cè)方法,屬于基于盲分離的多普勒胎心音瞬時(shí)心率的檢測(cè)方法的創(chuàng)新技術(shù)。

背景技術(shù)

胎心監(jiān)護(hù)是保障胎兒和產(chǎn)婦安全,實(shí)現(xiàn)國(guó)家優(yōu)生優(yōu)育的重要手段,在圍產(chǎn)階段對(duì)母體內(nèi)的胎兒進(jìn)行監(jiān)護(hù),可以在了解胎兒發(fā)育狀況的同時(shí),大大地減少因缺氧、缺血而出現(xiàn)的窘迫,導(dǎo)致的胎兒出生缺陷,甚至胎兒死亡的情況。胎心率電子監(jiān)護(hù)是目前最廣泛的胎兒監(jiān)護(hù)的方法。胎兒監(jiān)護(hù)儀對(duì)胎心率,宮縮信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),并標(biāo)記胎動(dòng),同時(shí)把數(shù)據(jù)信息傳送到中央監(jiān)護(hù)站,由中央監(jiān)護(hù)站完成孕婦記錄的保存,分析和管理。快速準(zhǔn)確的檢測(cè)和分析胎心率具有較大的難度,也成為近年的研究方向。

對(duì)胎心的監(jiān)護(hù)和胎兒瞬時(shí)心率的研究在很早就已經(jīng)開(kāi)始了,并且采用的處理方法有很多種,總結(jié)起來(lái),可分為以下兩個(gè)大方向:

(1)基于胎兒心電信號(hào)計(jì)算胎兒瞬時(shí)心率,主要原理是將胎兒的心跳機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)化成電信號(hào),檢測(cè)信號(hào)并進(jìn)行分析。基于胎兒心電信號(hào)計(jì)算胎兒瞬時(shí)心率的方法有:但是因?yàn)椴杉降哪赣H和胎兒的心電信號(hào)的重疊,加上各種噪聲的混合,使得幅值較小的胎兒信號(hào)基本上被淹沒(méi),分離母親胎兒的心電信號(hào)具有很大的挑戰(zhàn),即使分離出來(lái),錯(cuò)誤率也會(huì)較大。

(2)基于胎兒心音信號(hào)計(jì)算胎兒瞬時(shí)心率,通過(guò)檢測(cè)胎兒心跳的音頻信號(hào)周期,來(lái)計(jì)算胎兒瞬時(shí)心率。超聲多普勒測(cè)量方法是目前最常用的胎兒心率測(cè)量方法。但是,由于從超聲波換能器上檢測(cè)的超聲多普勒聲音混雜有幅度大,分布廣的噪聲干擾,以及胎兒身體在母體內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),聲音信號(hào)強(qiáng)弱變化明顯。在時(shí)域和頻域上,這些干擾信號(hào)混疊在一起對(duì)胎兒心音信號(hào)的瞬時(shí)心率計(jì)算造成很大的影響。

胎兒心音信號(hào)屬于非平穩(wěn)信號(hào),常規(guī)傅里葉變換方法不能刻畫(huà)任一時(shí)刻的頻率成分,無(wú)法對(duì)其進(jìn)行全面的分析。時(shí)頻分析是非平穩(wěn)信號(hào)分析的一個(gè)有力工具,該方法將一維時(shí)域信號(hào)變換到二維的時(shí)頻平面,提供了時(shí)間域和頻率域的聯(lián)合分布信息,清楚的描述了信號(hào)頻率隨時(shí)間變換的關(guān)系。由于胎兒心音信號(hào)是非平穩(wěn)信號(hào),噪聲信號(hào)是平穩(wěn)信號(hào),是相互獨(dú)立的信號(hào),鑒于此,本發(fā)明提出基于盲分離的多普勒胎心音的瞬時(shí)心率檢測(cè)算法,將胎兒心音的時(shí)間域和頻率域的分布信息聯(lián)合起來(lái),利用對(duì)于胎心音信號(hào)周期性的先驗(yàn)知識(shí)選取不同的頻段,進(jìn)性獨(dú)立分量分析,將不同的獨(dú)立信號(hào)進(jìn)行分離,選取與原信號(hào)相關(guān)性最強(qiáng)的頻段分量,并計(jì)算胎心音的瞬時(shí)心率。

正常心臟有四個(gè)心音:第一(S1)、第二(S2)、第三(S3)、第四(S4)心音,但多數(shù)情況下只能聽(tīng)到第一和第二心音。第一心音的出現(xiàn)標(biāo)志著心室收縮期的開(kāi)始;第二心音的出現(xiàn)標(biāo)志心室縮張期的開(kāi)始。從出現(xiàn)第一心音到出現(xiàn)第二心音的期間定義為心室收縮期;從出現(xiàn)第二心音到下一心動(dòng)周期中出現(xiàn)第一心音的期間定義為心室縮張期。在一個(gè)心動(dòng)周期中,心音的主要成分為:第一心音、收縮期、第二心音、舒張期,通過(guò)它們可以完整的表述出心音的時(shí)間特性。對(duì)于一般人來(lái)說(shuō),正常情況下心臟的收縮期短語(yǔ)舒張期。胎兒的平均心率為120-160次/分,心動(dòng)周期約為0.85(秒),其中收縮期大約占0.35(秒),舒張期大約占0.55(秒)。也就是說(shuō),一般人的心音信號(hào)中,S1音到S2音在時(shí)域上的間隔大約為0.35(秒)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于考慮上述問(wèn)題而提供一種針對(duì)由超聲多普勒儀器采集得到的胎兒心音,能快速計(jì)算出胎兒的瞬時(shí)心率的基于盲分離的多普勒胎心音瞬時(shí)心率的檢測(cè)方法。本發(fā)明對(duì)于臨床采集到的超聲多普勒胎心音信號(hào)的瞬時(shí)心率的計(jì)算,方法簡(jiǎn)單,運(yùn)算速度快,靈活性好,準(zhǔn)確度高,本發(fā)明為更好的進(jìn)行胎兒監(jiān)護(hù)提供重要的理論價(jià)值和臨床意義。

本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的基于盲分離的多普勒胎心音瞬時(shí)心率的檢測(cè)方法,包括有如下步驟:

1)將超聲波多普勒胎心音信號(hào)x(n)進(jìn)行低通濾波預(yù)處理去除噪聲得到y(tǒng)(n),低通濾波器的截止頻率為fH

2)對(duì)于y(n)采用時(shí)間窗為N的短時(shí)傅里葉變換進(jìn)行時(shí)頻分析,得到超聲波多普勒胎心音的時(shí)頻圖s(w,t);

3)對(duì)s(w,t)取模,將復(fù)信號(hào)變?yōu)閷?shí)信號(hào)|s(w,t)|;

4)在|s(w,t)|中,選取5個(gè)特征頻率ωx所對(duì)應(yīng)的的時(shí)頻信號(hào)|s(wx,t)|,其中x=1,2,3,4,5;

5)|s(w,t)|進(jìn)行獨(dú)立分量分析,得到5個(gè)獨(dú)立分量ICx,x=1,2,3,4,5;

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