[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

• 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

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(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f_H；

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ω_x所對(duì)應(yīng)的的時(shí)頻信號(hào)|s(w_x,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IC_x，x=1,2,3,4,5；