[發明專利]一種新型母胎心電分離方法

有效

• 申請號: 201410164558.3
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN104027105A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 楊曉利;李振偉;許俊超
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: A61B5/0402
• 分類號: A61B5/0402;A61B5/0444
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

技術領域

本發明提出了從孕婦腹部信號中有效提取胎兒心電信號的新技術，其具體說的是一種利用概率獨立分量分析技術分離胎兒心電的全新技術。

背景技術

圍產兒死亡率，綜合反映著一個國家和地區經濟發展及衛生狀況。隨著現代科學的發展，特別是電子醫學的進步，產科學也在隨之發生著巨大變化。雖然隨著圍產醫學保健工作的深入進展，以及圍產監護水平的提高，中國圍產兒死亡率較建國初期，已大幅降低，但與西方發達國家相比，還是有著差距。

自2002年以來，浙江省以整群抽樣的方式在全省30個區（縣）建立死亡監測點，詳細了解孕婦和圍產兒的發病率及死亡情況，以此來評估浙江省圍產保健工作的開展情況。在30個監測點中共有圍產兒出生444212例，占全省圍產兒總數的58.25%，死亡5215例。且由于中國社會經濟發展不平衡因素，據研究資料顯示，圍產兒死亡率與經濟及醫療衛生狀況密切相關，經濟發達區圍產兒死亡率明顯低于經濟落后區。另據相關數據顯示，產前檢測次數與圍產兒死亡率有極大相關性，浙江省產前檢查≤3次的孕婦圍產兒死亡比例占了51.77%，而產前檢查達到系統保護要求的孕婦圍產兒死亡率為28.28%。與其他省市相比，浙江省圍產兒死亡率雖然高于上海等經濟發達城市，但在全國來講，仍處于一個較低水平，低于國家平均值，由此說明我國圍產醫學仍亟待發展，以進一步降低圍產兒死亡率、致殘率及剖宮產率。而改善這一狀況，離不開圍產醫學保健工作的普及，以及用于胎兒監護、胎心檢測方面的醫療設備不斷改進與完善。

胎兒心電信號(Fetal?Electrocardiogram,FECG)記錄胎兒心臟動作電位及其在心臟傳導過程中的圖形變化，是反映胎兒宮內生理活動的客觀指標之一，其中含有反映胎兒健康狀況，如發育程度、位置、是否酸中毒或者心律失常等重要信息，在整個妊娠期內，特別是存在妊娠風險時，FECG可作為診斷胎兒健康狀況，確定是否中斷妊娠的重要手段和工具。提取胎FECG主要有浸入式和無創式兩種方法。入侵式提取方法，即在孕婦分娩時，將電極放入孕婦子宮內的胎兒頭皮上，這種方法得到信號比較準確，但是只能在分娩時使用且可能對胎兒和孕婦造成傷害；無創式提取方式將電極放在孕婦腹部盡可能地靠近胎兒位置測得信號，此方法可在整個妊娠期內使用，它可以早期發現胎兒宮內缺氧、窘迫、對許多胎兒本身的疾病，如先天性心臟病，新生兒心律失常，胎兒宮內發育遲緩等，能夠提供重要的診斷依據。由于FECG比較微弱，無創式提取的胎兒心電信號一般從母親的腹部采集獲得的，在采集的過程中不可避免的會含有許多噪聲（如工頻干擾，母體自身的心電(Maternal?Elec-trocardiogram,MECG)，從復合母體信號中分離出胎兒心電信號，準確提取FECG成為生物醫學工程中一個有趣而富有挑戰性的問題。

發明內容

本發明的主旨是針對目前胎兒心電圖提取技術尚未成熟，提出的一種可有效分離母胎信號的新方法，其技術流程是：利用心電電極拾取孕婦腹部電信號，并經過放大、濾波后，經AD轉換成數字信號，首先采集多路的心電信息,然后利用SVD?分解算法確定多路信息中有效成分，利用概率獨立分量分析技術提取出胎兒心電、母體心電以及其干擾，然后顯示胎兒心電和母體心電。

?為實現上述技術目的，本發明所采用的技術方案是：一種新型母胎心電分離方法，

??????首先，利用電極拾取孕婦腹部信號，并對拾取信號進行放大、數模轉換、濾波等預處理；

??????然后，再利用概率性獨立分量分析盲源分離技術對預處理后多導聯的心電信號進行盲源分離處理，可得到胎兒心電信號，母體心電信號以及其他信號和干擾；

??????最后，根據需求顯示純凈的胎兒心電信號，或將胎兒心電信號和母體心電信號同時顯示，以便作對比。

所述的概率性獨立分量分析技術為：

利用概率性獨立向量分析算法對采集到母胎信號混合信號為7維???????????????????????????????????????????????進行分離，首先利用奇異分解矩陣對母胎混合信號進行白化處理，確定分解有效空間K維，其公式如下：

，????????????????????????????????????（1）

其中，且，

然后進行白化，白化后的信號，且，?

將白化后的母胎混合信號7維分解為一個k維的PCs分量Y和一個加性高斯噪聲n即

???????????????????????????????????????（2）