[發明專利]一種胎兒心電分離方法及裝置

在審

• 申請號: 201610635320.3
• 申請日: 2016-08-05
• 公開（公告）號: CN107684421A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 張南南;張金勇;王磊;李暉
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61B5/0444
• 分類號: A61B5/0444
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 郭曉宇,湯在彥

技術領域

本發明涉及生物醫學工程技術領域，尤其涉及一種胎兒心電分離方法及裝置，具體的講是一種基于兩級模板修正的胎兒心電分離方法及裝置。

背景技術

本部分旨在為權利要求書中陳述的本發明的實施方式提供背景或上下文。此處的描述不因為包括在本部分中就承認是現有技術。

胎兒心電信號(Fetal electrocardiogram，FECG)是胎兒宮內生理活動最主要的客觀指標之一，通過分析胎兒心電信號，能夠早期診斷胎兒宮內缺氧、宮內窘迫以及先天性心臟病等，有效地降低新生兒各類疾病的發病率和死亡率。因此，圍產期監護儀的臨床應用將是保證圍產期各個階段的胎兒安全，保障胎兒優生的有力措施之一。

在圍產期，胎兒在母體腹部由幾個不同的電導率的包裹層包圍，如胎盤、羊水、母體子宮和母體腹部皮下組織等，其中羊水的導電能力最高，而胎脂的導電能力最低，此外孕婦的皮膚和皮下脂肪也有微弱的導電性，但是導電能力比肌肉組織約小十倍。在采集胎兒心電時，由于胎兒心電信號需要經過上述導電層，本來就很微弱的胎兒心電信號更容易受外界的干擾。這些不同的組織，形成了所謂的“人體容積導體”，這個容積導體不是一個穩定的導體，其導電性和幾何形狀隨著整個妊娠期不斷改變。因此，這將導致母體腹部心電混合信號具有如下特點：1)信噪比低，胎兒心電分量太弱，僅為10～50uV左右，而母親心電信號則可達750uV，兩者可差十倍以上。肌電噪聲與其它干擾也很強，信號完全淹沒于噪聲之中。2)時域中胎兒QRS波與母體QRS波有10～30％的重疊。3)頻域中胎兒頻譜與母體的頻譜大部分重疊。4)信號隨機性很強，是非平穩過程，特別是由于胎兒的自由移動造成胎兒心電傳輸通道的時變性。

母體腹部心電混合信號的上述特點，為獲得高精度的胎兒心電信號制造了比較大的障礙，因此從母體腹壁混合信號中提取出胎兒心電信號，以實現圍產期胎兒生命信息的監護，是目前廣泛研究和關注的問題。

目前，從母體腹壁混合信號中提取出胎兒心電信號的方法主要有以下幾種：

1)匹配濾波：匹配濾波主要利用的是信號的自相關和互相關等統計特性，但是在實際環境中所要面臨的情況遠比假設情況要復雜的多，采用匹配濾波獲得的胎兒心電信號不是很理想。

2)獨立成分分析法(ICA)：此方法需要多路腹壁信號，無法實現單導聯胎兒心電信號的提取。

3)小波閾值去噪的胎兒心電信號提取方法濾波：利用小波變換結合先驗信號知識能夠獲得效果不錯的胎兒心電信號，但是提取過程中容易受到幅度和胎兒心電信號類似信號的干擾，往往導致胎兒心電信號中R波漏檢和誤檢等情況產生，在計算胎兒心率時會引起誤差，不利于于臨床診斷。

4)神經網絡法：此方法可以根據神經網絡的預測誤差檢測心電信號的QRS復合波。PT段信號平緩，可以被較好的預測，而對于QRS復合波，相鄰點差異較大，會產生預測誤差，利用這個預測誤差訓練網絡，對QRS復合波進行預測，預測時的人工神經網絡具有多層結構，利用神經網絡學習訓練過程需要花費較長時間，而且要求訓練樣本具有一定的代表性，這在實際腹壁心電信號降噪應用中很難實現。

5)自適應濾波法：自適應濾波方法包括使用一個或幾個參考通道訓練自適應濾波消除母體心電圖。現有的自適應濾波方法去除母體ECG成分，需要形態上類似于被淹沒FECG信號的母體ECG參考通道，但是現有的自適應對消方法要求額外提供參考信號，也就是說，除了腹壁電極外，還需要配備額外的母體胸導連電極，自適應方法對消掉胸導聯和腹壁導聯中相關的母體分量，這意味著母體腹壁心電信號和母體胸導聯心電信號需要相關，才能夠被較好的對消掉，并且，母體心電信號的傳導路徑非常復雜，某些情況下，腹壁中的母體心電信號和胸導聯中的母體心電信號相關性差。因此，利用現有的自適應濾波算法對消提取胎兒心電信號會有大量的母體心電泄露，對正確識別胎兒心電分量造成了很大干擾。并且，現有的自適應濾波對消無法實現單導聯的胎兒心電信號提取。

發明內容

本發明提出一種胎兒心電分離方法及裝置，用以解決現有的胎兒心電分離算法計算復雜且無法實現單導聯的問題。

為了達到上述目的，本發明實施例提供一種胎兒心電分離方法，包括：