[發明專利]一種非負盲分離胎心音分析方法及裝置

有效

• 申請號: 201610157005.4
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105787946B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 謝勝利;謝侃;蔡坤;劉輝
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00;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

本發明是一種非負盲分離胎心音分析方法及裝置，包括如下步驟：1）采集胎兒心音信號；2）對采集到的胎兒心音信號進行預處理，預處理過程采用既能有效去除噪聲又能保持信號的局部奇異性的小波變換；3）把預處理后的信號變換到時頻域，取得非負頻譜，采用的方法為：對預處理后的信號求wigner?ville分布并求模得到其幅度譜；4）利用非負矩陣分解進行盲分離，對胎兒心音信號幅度譜進行處理，取得胎兒心音信號的非負時頻分量；5）繪制包絡曲線；6）對包絡進行分析，設定雙閾值實現包絡分段，并計算瞬時心率。本發明靈活性好，能夠較準確的對胎心音信號分段，瞬時心率識別準確率高。

技術領域

本發明涉及一種非負盲分離胎心音分析方法及裝置，屬于醫療器械技術領域，特別是胎兒監護技術領域。

背景技術

大多數胎兒發育不良甚至胎兒窒息是由于在母體子宮內出現窘迫引起的，對圍產階段母體內的胎兒進行監護是保障胎兒和產婦安全，實現國家優生優育的重要手段。由于心音是心臟及大血管機械運動狀況的反映，在一些心血管疾病尚未發展到足以產生病理形態學改變及臨床癥狀以前，心音中出現的雜音和畸變已經預示著疾病的發生，通過對其進行分析可以實現疾病的早期診斷和干預。對胎兒心音信號的分析是胎心監護的一項重要手段。作為胎心音信號分析的基礎，胎心音信號分段算法的研究具有重大的臨床意義；另外，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，對胎兒進行實時心率檢測可以了解胎兒在子宮的儲備能力，以及乏氧的耐受力，研究胎兒瞬時心率提取方法對提高新生兒質量具有重要的現實意義。

目前針對胎兒心音信號的分段方法主要有：a.人工分段，由經驗豐富的醫生來完成，其優點是分段準確，但嚴重依賴醫生的經驗；b.參考心電圖的分段算法，心電的R波、T波與心音的S1、S2在時間上存在匹配關系，但引入心電信號增加了儀器的復雜性，而且面臨準確識別R、T波的問題；c.簡單基于信號能量的分段算法，該算法只根據心音自身特點進行分段，無需其他輔助，缺點是分段邊界不準確。

針對胎兒瞬時心率的提取，由于采集的胎心音信號大都混雜有幅度大、分布廣的噪聲干擾，胎兒身體在母親體內運動時的聲音信號強弱變化幅度也比較大，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。目前針對胎兒瞬時心率提取的研究包括：a.基于心電模式的匹配濾波法，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、相位上采取多種措施來保證分離信號的準確性，比較復雜。b.基于心音模式的自相關的方法計算胎心率。由于相關方法處理對象主要是確定性周期信號，而胎兒心音信號受到胎兒本身以及其周圍環境的影響，不是確定性的周期信號，這種周期與波形的隨機性變化造成自相關函數波形難以檢測。

非負盲分離技術是近幾年來隨著對盲分離技術的研究發展起來的一種新的信號處理的方法。其中非負矩陣分解算法簡單、速度快，具有較強的物理特性。由于現實中許多信號都具有非負特性，如譜信號、圖像信號、信號的能量等。該方法作為一種新興工具應用于盲信號分離問題中，逐漸成為信號處理領域的熱點之一，并取得了很大的發展。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的不足，提供一種非負盲分離胎心音分析方法。該方法抗干擾性強，能夠準確、有效地對胎兒心音信號進行分段，并實現胎兒瞬時心率提取。

本發明還提供一種非負盲分離胎心音分析裝置，本發明結構簡單，性能可靠，可以顯示信號波形并打印分析結果，使用方便。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種非負盲分離胎心音分析方法，包括如下步驟：

1)采集胎兒心音信號；

2)對采集到的胎兒心音信號進行預處理，預處理過程采用既能有效去除噪聲又能保持信號的局部奇異性的小波變換；