[發明專利]一種基于多腹導和多胸導的自適應胎兒心電信號提取系統及方法

在審

• 申請號: 201710148736.7
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN107049303A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 馬亞平;魏國;肖業貴;孫金瑋;黃博妍;劉丹
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: A61B5/0444
• 分類號: A61B5/0444;A61B5/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

1.一種基于多腹導和多胸導的自適應胎兒心電信號提取系統，其特征在于，所述自適應胎兒心電信號提取系統包括線性結合器(3)、線性和非線性濾波器(4)、自適應LMS/RLS算法(5)以及自適應噪聲抵消器(6)；

多腹導心電信號(1)經過線性結合器(3)得到自適應噪聲抵消器的原始通道總輸入；多胸導心電信號(2)經過線性和非線性濾波器(4)得到自適應噪聲抵消器的參考通道總輸出；

所述多腹導心電信號(1)和多胸導心電信號(2)分別是從母親腹部導聯和母親胸部導聯采集并經過預處理后得到的；

利用自適應LMS/RLS算法(5)的RLS算法調整原始通道中線性結合器(3)的系數；利用自適應LMS/RLS算法(5)的LMS算法分別調整每個參考通道中線性和非線性濾波器(4)的權值；

把自適應噪聲抵消器(6)的原始通道總輸入與參考通道總輸出相減得到的自適應噪聲抵消器的誤差輸出e(n)，作為胎兒心電信號的估計。

2.一種基于多腹導和多胸導的自適應胎兒心電信號提取方法，其特征在于，所述自適應胎兒心電信號提取方法是基于權利要求1所述系統來實現的，其過程為：

在自適應噪聲抵消器的原始通道中，所述多腹導心電信號(1)包括p個通道，表示為所述線性結合器(3)的p個系數可表示為多腹導心電信號(1)經過線性結合器(3)得到的自適應噪聲抵消器的原始通道總輸入可表示為

fm(n)=Σj=1pcj(n)fj(n)]]>

其中，線性結合器(3)的p個系數須滿足

在自適應噪聲抵消器的參考通道中，所述多胸導心電信號(2)包括q個通道，可表示為所述線性和非線性濾波器(4)也包括q個通道，其中，第i個通道的線性和非線性濾波器對應第i個通道的胸導心電信號；多胸導心電信號(2)經過線性和非線性濾波器(4)得到自適應噪聲抵消器的參考通道總輸出可表示為m_d(n)；

利用自適應LMS/RLS算法(5)的RLS算法調整原始通道中線性結合器(3)的系數；利用自適應LMS/RLS算法(5)的LMS算法分別調整每個參考通道中線性和非線性濾波器(4)的權值，

在自適應噪聲抵消器的原始通道中，利用自適應LMS/RLS算法(5)的RLS算法實時地調整原始通道中線性結合器(3)的系數并快速跟蹤多腹導心電信號的變化，自適應地進行多腹導通道的選擇優化，其過程為

C^(n)=C^(n-1)+P(n-1)d(n)1+dT(n)P(n-1)d(n)e(n)]]>

P(n)=P(n-1)-P(n-1)d(n)dT(n)P(n-1)1+dT(n)P(n-1)d(n)]]>

C(n)=C^(n)-P(n)ETC^(n)-1ETP(n)EE]]>

其中，p個腹導心電信號表示為向量形式d(n)＝[f₁(n),f₂(n),…,f_p(n)]^T；線性結合器的p個系數向量形式為C(n)＝[c₁(n),c₂(n),…,c_p(n)]^T；線性結合器的p個系數估計值向量形式為E＝[1,1,…,1]^T為p×1向量，P(n)為p×p的增益矩陣；[·]^T表示向量或矩陣的轉置；e(n)為自適應噪聲抵消器的誤差輸出；

所述自適應噪聲抵消器的原始通道總輸入f_m(n)與參考通道總輸出m_d(n)相減得到的自適應噪聲抵消器(6)的誤差輸出，即e(n)＝f_m(n)-m_d(n)，作為胎兒心電信號的估計。

3.根據權利要求2所述的一種基于多腹導和多胸導的自適應胎兒心電信號提取方法，其特征在于，

在自適應噪聲抵消器的參考通道中，基于誤差輸出e(n)能量最小原則，利用自適應LMS/RLS算法(5)的LMS算法分別調整每個參考通道中線性和非線性濾波器(4)的權值；

第i個參考通道的從胸部區域到腹部區域之間的非線性，可通過參考通道中對應的第i個線性和非線性濾波器的權值給出；從而，參考通道中所有q個線性和非線性濾波器的權值，可實現所有q個參考通道的從胸部區域到腹部區域之間非線性的估計。