[發明專利]一種基于香農包絡的胎兒瞬時心率檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 201410530501.0
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN104367344A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 謝勝利;于宣福;蔡坤;馮愛;王賽紅;堯永賢
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: A61B8/02
• 分類號: A61B8/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及胎心監護領域，更具體地，涉及一種基于香農包絡的胎兒瞬時心率檢測方法及裝置。

背景技術

胎心監護是一種預測胎兒在子宮內健康狀況最普遍的胎兒監護方法。早在19世紀初就有產科醫師通過胎心聽診估計胎兒宮內狀況，隨著超聲多普勒技術的發展，生產的電子胎心監護（electronic?fetal?monitoring，EFM）已成為目前最常用的胎兒監護方法。健康的胎兒隨子宮內環境的不同時刻發生著微妙的變化，而且胎兒心率的變化是循環系統和中樞神經系統機能調節的表現，因此在圍產期對胎兒進行胎心率檢測可以了解胎兒在子宮內的儲備能力，以及乏氧的耐受力，能夠大大地減少因缺氧、缺血而出現的窘迫，導致的胎兒出生缺陷，甚至胎兒死亡的情況，及時發現，及時治療，最大限度降低先天缺陷兒的出生率，從而提高我國的人口質量。因此，胎心率檢測對我國大力提倡的優生優育有著及其重要的意義。

但是，由于采集的胎心音大都混雜有幅度大，分布廣的噪聲干擾，以及胎兒身體在母親體內運動時的聲音信號強弱變化幅度比較大。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。因此，研究如何準確、便捷，有效地測量圍產期胎心音的瞬時心率具有及其重要的實用價值和臨床意義。

很早以前就已經有人開始研究胎心監護了，胎心監護的最主要指標之一就是胎兒的瞬時心率，胎兒瞬時心率的研究方法有很多種，大致可分為如下幾種：

（1）基于心電模式的匹配濾波法計算胎兒心率。基本思想：首先將胎兒心電分離出來，其次胎兒心電信號R波定位，最后求胎兒的瞬時心率。由于R波定位之前的匹配濾波對模版的要求比較高，混合信號與模版相減要求有較高的精度，因此在選取模版、閾值、相位、幅值修正上采取多種措施來保證分離信號的準確性，比較復雜，算法也很冗雜。

（2）基于心音模式的自相關的方法計算胎兒心率。眾所周知，相關方法是從加性噪聲中提取已知波形，特別是對于確定性的周期信號是一種好方法。用自相關方法提取胎兒心率信號，效果不夠好，主要是因為胎兒心音信號具有周期性，但不是確定性的周期信號，并且胎兒心音信號波形也是受到胎兒本身以及其周圍環境的影響，周期不是固定不變的。周期與波形均帶有隨機性變化造成自相關函數波形難以檢測。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提出了一種基于香農包絡的胎兒瞬時心率檢測方法，能快速簡便的檢測出胎兒的瞬時心率，更好的服務于臨床胎兒監護。

本發明還提出一種基于香農包絡的胎兒瞬時心率檢測裝置，結構簡單、性能可靠，直接顯示結果，使用方便。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種基于香農包絡的胎兒瞬時心率檢測方法，包括以下步驟：

S1.采集胎心音信號；

S2.對采集的信號進行濾波、歸一化處理，得到預處理信號；

S3.根據預處理信號計算香農包絡，繪制香農包絡曲線，具體步驟為：

S31.利用窗函數對預處理信號進行截取；

S32.基于截取的采樣點數，計算信號的平均香農能量；

S33.利用得到的平均香農能量，計算信號的香農包絡，繪制香農包絡曲線；

S4.根據香農包絡曲線計算胎兒瞬時心率，具體步驟為：

S41.對香農包絡曲線進行極大值檢測；

S42.對求得的極大值進行雙閾值檢測，得到曲線的峰值點；

S43.基于曲線的峰值點，利用差分法，計算胎兒瞬時心率。

本發明提出的基于香農包絡的胎兒瞬時心率檢測方法，計算簡單，結果準確率高，便于應用。

所述S2中，對采集的信號進行濾波、歸一化處理，得到預處理信號，具體是：通過巴特沃斯低通濾波器對采集的信號進行濾波，然后求出信號絕對值的最大值，所有信號依次除以該最大值，得到預處理信號。

所述S31中，利用窗函數對預處理信號進行截取，具體是：設置窗函數的窗口長度為L秒，窗口的重疊長度為d秒，依據所設置的窗函數對預處理信號進行截取。

所述S32中，基于截取的采樣點數，計算信號的平均香農能量，具體是：根據平均香農能量定義，計算信號的平均香農能量，平均香農能量定義如下：

，其中，為預處理信號，N為窗函數對預處理信號截取的采樣點數，為第t段信號的平均香農能量。

所述S33中，利用得到的平均香農能量，計算信號的香農包絡，繪制香農包絡曲線，具體是：通過香農包絡定義，計算信號的香農包絡，繪制香農包絡曲線，香農包絡定義如下：