[發(fā)明專利]基于部分按段重采樣的胎兒心電圖分離提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410763395.0
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN104382589A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設計）人: 劉紅星;閆華文;黃曉林;肇瑩;司峻峰;寧新寶
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學
• 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

技術領域

本專利申請涉及從孕婦腹壁電中分離提取胎兒心電圖(FECG)的方法。

從孕婦腹部體表采集到的腹壁電信號是一個混合信號，不僅包括了胎兒心電成分，還包括了母體心電成分和其他干擾噪聲。從腹壁電信號中分離提取胎兒心電圖，主要包括兩大步驟：第一步，估計腹壁電信號中的母體心電成分，并把估計的母體心電成分從腹壁電信號中去掉，得到胎兒心電圖的初步估計結(jié)果，不妨稱為胎兒心電圖的初步估計階段；第二步，進一步去除初步估計的胎兒心電圖信號中的干擾噪聲，獲得胎兒心電圖的精確估計結(jié)果，稱之為胎兒心電圖的增強估計階段。胎兒心電圖分離提取算法的總體框圖見附圖1。

具體地說，本專利申請分別涉及胎兒心電圖初步估計階段的一種方法和胎兒心電圖增強估計階段的一種方法。

背景技術

不管是胎兒心電圖的初步估計階段還是增強估計階段，所采用的胎兒心電分離提取方法，均有單路方法和多路方法之分。多路方法是指通過對多路信號的融合計算得到對胎兒心電圖信號的初步估計或增強估計，常見的方法有：自適應濾波、主成分分析(PCA)、獨立成分分量(ICA)、周期分量分析(piCA)等。所謂單路方法，即僅依賴一路腹壁電信號或一路初步估計的胎兒心電圖信號，從中得到胎兒心電圖的初步估計或增強估計的方法，常見的方法有：模板法、奇異值分解法、按段重采樣方法等。由于單路方法可用于單路信號的處理、也可用于多路信號的分別處理，因此，它的應用更具普遍性。

在單路方法中，按段重采樣方法，是對每一R-R信號段分別重采樣并結(jié)合梳狀濾波對胎心電進行估計的方法。該方法中，對每一R-R信號段分別進行重采樣的目的是：使每個R-R信號段具有相同的采樣點數(shù)，以進行梳狀濾波。由于該方法考慮了實際心電信號存在R-R間期長短差異即心率變異性的問題，因此取得了較好的胎心電分離效果。但是，按段重采樣方法對心率變異性的考慮還不夠到位，它所基于的“PQRST波群的時間跨度與R-R間期成正比例”的假設，實踐證明存在一定的偏差，因此，當存在嚴重的心率變異性即R-R間期長短差異時，按段重采樣方法對胎兒心電圖的初步估計或增強估計都會產(chǎn)生較大的誤差。也就是說，目前的按段重采樣方法對心率變異性的魯棒性還有待提高。

參考文獻：

1.發(fā)明專利申請文件：胎兒心電圖的分離提取方法(200910027979.0)。發(fā)明人：劉紅星，鄭威，肇瑩，蔣鑫，寧新寶。

2.Zheng?Wei，Liu?Hongxing*，He?Aijun，Ning?Xinbao，Cheng?Jianchun：Single-lead?fetal?Electrocardiogram?Estimation?by?means?of?Combining?R-peaks?Detection，Resampling?and?Comb?Filter，Medical?Engineering?and?Physics，ISSN：1350-4533，32(2010)，NO.7，708-719，2010.10.16

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術問題。

不管是胎兒心電圖的初步估計階段還是增強估計階段，現(xiàn)有的按段重采樣估計胎心電方法，當存在較大心率變異性時估計的胎兒心電圖都會產(chǎn)生較大誤差，有必要對其進行改進，以提高方法對心率變異性的魯棒性，減小估計誤差。

技術方案。

提出了胎兒心電圖初步估計的一種方法，該方法包括這些步驟：(1)讀取一路從母體腹部采集的腹壁電信號；(2)預處理，去除腹壁電信號中的基線漂移、工頻干擾及高頻噪聲；(3)檢測腹壁電信號中母體心電的R波波峰位置；(4)標記每個R波波峰前第L_pr點為Ps點，R波波峰后第L_rt點為Te點，這樣每個心動周期Ps-Ps可分割為Ps-Te和Te-Ps兩段，因母體心電具有心率變異性，各個心動周期的Te-Ps段的長度不盡相同；(5)對各Te-Ps段信號分別進行重采樣，使各Te-Ps段具有相同的采樣點數(shù)，這時各心動周期Ps-Ps段同樣具有相同的采樣點數(shù)，即進行所謂的部分按段重采樣；(6)對部分按段重采樣后的信號進行梳狀濾波，得到母體成分的周期均勻化估計；(7)對獲得的周期均勻化的母體成分的各Te-Ps段進行再次重采樣恢復原長度，也即恢復母體心電的心率變異性，進而得到母體心電的估計；(8)從步驟(2)獲得的預處理信號中減去估計的母體心電，即可得到胎心電的初步估計。本方案流程圖見附圖2。