[發(fā)明專利]一種基于盲分離的多普勒胎心音瞬時心率的檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410052385.6
• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN103845079A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何昭水;謝侃;王賽紅;蔡坤;謝勝利
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A61B8/02
• 分類號: 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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種基于盲分離的多普勒胎心音瞬時心率的檢測方法，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的瞬時心率檢測方法，屬于基于盲分離的多普勒胎心音瞬時心率的檢測方法的創(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，實現(xiàn)國家優(yōu)生優(yōu)育的重要手段，在圍產(chǎn)階段對母體內(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，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)儀對胎心率，宮縮信號進(jìn)行檢測，并標(biāo)記胎動，同時把數(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)確的檢測和分析胎心率具有較大的難度，也成為近年的研究方向。

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

（1）基于胎兒心電信號計算胎兒瞬時心率，主要原理是將胎兒的心跳機(jī)械振動轉(zhuǎn)化成電信號，檢測信號并進(jìn)行分析。基于胎兒心電信號計算胎兒瞬時心率的方法有：但是因為采集到的母親和胎兒的心電信號的重疊，加上各種噪聲的混合，使得幅值較小的胎兒信號基本上被淹沒，分離母親胎兒的心電信號具有很大的挑戰(zhàn)，即使分離出來，錯誤率也會較大。

（2）基于胎兒心音信號計算胎兒瞬時心率，通過檢測胎兒心跳的音頻信號周期，來計算胎兒瞬時心率。超聲多普勒測量方法是目前最常用的胎兒心率測量方法。但是，由于從超聲波換能器上檢測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)運動時，聲音信號強(qiáng)弱變化明顯。在時域和頻域上，這些干擾信號混疊在一起對胎兒心音信號的瞬時心率計算造成很大的影響。

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

正常心臟有四個心音：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始；第二心音的出現(xiàn)標(biāo)志心室縮張期的開始。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周期中出現(xiàn)第一心音的期間定義為心室縮張期。在一個心動周期中，心音的主要成分為：第一心音、收縮期、第二心音、舒張期，通過它們可以完整的表述出心音的時間特性。對于一般人來說，正常情況下心臟的收縮期短語舒張期。胎兒的平均心率為120-160次/分，心動周期約為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，一般人的心音信號中，S1音到S2音在時域上的間隔大約為0.35(秒)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種針對由超聲多普勒儀器采集得到的胎兒心音，能快速計算出胎兒的瞬時心率的基于盲分離的多普勒胎心音瞬時心率的檢測方法。本發(fā)明對于臨床采集到的超聲多普勒胎心音信號的瞬時心率的計算，方法簡單，運算速度快，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心率的檢測方法，包括有如下步驟：

1)將超聲波多普勒胎心音信號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f_H；

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

3)對s(w,t)取模，將復(fù)信號變?yōu)閷嵭盘東s(w,t)|；

4)在|s(w,t)|中，選取5個特征頻率ω_x所對應(yīng)的的時頻信號|s(w_x,t)|，其中x=1,2,3,4,5；

5)|s(w,t)|進(jìn)行獨立分量分析，得到5個獨立分量IC_x，x=1,2,3,4,5；