[發明專利]一種胎兒心電信號提取方法

有效

• 申請號: 201410431710.X
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN104161508B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 李一兵;聶偉;林云;葉方;王彥歡;逄金鳳;李一晨;陳杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: A61B5/0444
• 分類號: A61B5/0444
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種胎兒心電信號提取方法，其特征是：

(1)首先將測試設備的電極放于母體腹壁，記錄心電傳導所引起的電位差數據，記錄多組數據，得到多路母體胎兒混合心電信號；

(2)然后構造母體心電信號的參考信號，并利用該參考信號從母體胎兒混合心電信號中提取出母體心電信號：

設置閾值，找出母體胎兒混合心電信號前幾個正峰值的位置，計算出前幾個正峰值兩兩相鄰峰值之間的平均間隔，根據平均間隔來構造之后的正峰值，負峰值的處理方法和正峰值的處理方法相同，之后將正峰值位置的幅值置成+1，將負峰值位置的幅值置成-1，其它位置的幅值置成0；構造出母體心電信號的參考信號，利用參考信號使初始權值向量處于局部最優解附近：

最小化：f(E(w₀x·r))；

約束條件：||w₀||＝1；

f(·)為一個連續可微的單調遞減函數，r表示母體心電信號的參考信號向量，x為N維觀測信號向量，w₀為權值向量；

約束條件表示為w₀w₀^T＝1，設N維觀測信號向量x是經過PCA白化處理,得到白化后的觀測信號向量z＝Vx＝VAs＝Bs，BB^T＝I，V為白化矩陣，A為混合矩陣，B為全局矩陣，s為N維源信號向量；

把拉格朗日乘子式記為：L(w₀,λ)＝f(E{w₀z·r})-λ(w₀w₀^T-1)

其中λ為常數，對上式的權值向量求偏導數，然后令其等于0：

$\begin{array}{c}\frac{\∂L(w_0,\mathrm{\λ})}{\∂w_0}=\frac{\∂\{f\left(E\right\{w_{0}z\·r\left\}\right)-\mathrm{\λ}(w_0{w_0}^T-1)\}}{\∂w_0}\\ =f^{\′}\left(E\left\{w_{0}z\·r\right\}\right)E\left\{z^{T}r\right\}-2{\mathrm{\λw}}_0\\ =0\end{array}$

解得權值向量為：

$w_0=\frac{f^{\′}\left(E\right\{w_{0}z\·r\left\}\right)}{2\mathrm{\λ}}E\{z^T\·r\}$

忽略第一個乘積項，求得為：

$w_0=\frac{1}{\left|\right|E\{z^T\·r\}\left|\right|}E\{z^T\·r\}$

通過這個權值向量提取出母體心電信號：

y＝w₀x；

(3)最后將母體胎兒混合心電信號中和提取出的母體心電信號相關的成分E(ry)y去掉，提取出胎兒心電信號

$\hat{r}=r-E\left(ry\right)y.$