[發明專利]一種在線胎兒心電信號提取裝置及方法

有效

• 申請號: 201910269112.X
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN111772627B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 郭雪梅;廖立娟;鐘偉
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: A61B5/318
• 分類號: A61B5/318;A61B5/344;A61B5/00;A61B5/352
• 代理公司: 北京市萬慧達律師事務所 11111
• 代理人: 謝敏楠

本發明公開了一種胎兒心電信號在線提取系統及其方法，所述方法包括：首先，采集孕婦腹部信號；然后分割孕婦腹部信號得到現窗口信號，尋找母體心電信號的R波位置；接著，根據母體心電信號的R波位置，將現窗口信號進行分段得到若干信號段；再來，根據現窗口信號中的信號段，重構屬于現窗口信號的母體心電信號模板；再根據現窗口信號的母體心電信號模板，計算得到下一個窗口信號中的胎兒心電成分；最后重復上述步驟直至得到除第一個信號窗口外剩余的信號窗口的胎兒心電成分。所述方法包括數據預處理方法、母體心電成分重構和胎兒心電成分提取。通過本技術方案，能夠準確在線提取胎兒心電信號。

技術領域

本發明屬于生物醫學信號處理技術領域，具體涉及一種在線胎兒心電信號提取裝置及方法。

背景技術

目前，胎兒生長發育的臨床監護主要有三類：胎兒心音監護、心動監護和心電監護，其功能均為通過對孕期中胎兒心臟活動的監測，早期發現胎兒生長發育過程中的異常狀況。胎兒心電信號是胎兒心臟活動的源發性信號，與心音和心動信號相比，是最能反映出胎兒心臟信號全貌的生理信號。而在線提取胎兒心電信號，能夠實時地反映胎兒的生物物理活動情況，具有重要的意義。

獲取胎心信號的方法主要有頭皮電極法和腹部電極法。頭皮電極法是直接接觸胎兒的頭皮，可以得到清晰的胎兒心電信號，是一種侵入式方法。這種方法是有創傷的，容易引起孕婦和胎兒的感染，因此常常僅在分娩時使用。腹部電極法是通過在孕婦腹部不同位置的電極，獲得多組母體和胎兒心電信號的混合信號，是一種非侵入式方法或者稱是間接法。由于孕婦體表干擾、人體組織導電性差和復雜的外部環境干擾，腹部點擊法獲得的信號是孕婦心電信號、胎兒心電信號噪聲干擾、隨機信號的混合體。因此，腹部電極法需要配合優秀的提取算法才能提取出清晰的胎兒心電信號。

目前也存在一些胎兒心電信號的提取方法，如自適應濾波法、基于奇異值分解、主分量分析和獨立分量分析等方法，但仍然存在的不足是，大部分方法工作在離線方式，無法及時反映胎兒心電信號的時變特性。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有方法的不足，提出一種在線胎兒心電信號提取系統及方法，能夠很好地除去母親心電信號，提取出清晰的胎兒心電信號。

一方面，本發明提供一種胎兒心電信號在線提取方法；

包括以下步驟：

采集孕婦腹部信號；

分割孕婦腹部信號得到現窗口信號，尋找母體心電信號的R波位置；

根據母體心電信號的R波位置，將現窗口信號進行分段得到若干信號段；

根據現窗口信號中的信號段，重構屬于現窗口信號的母體心電信號模板；

根據現窗口信號的母體心電信號模板，計算得到下一個窗口信號中的胎兒心電成分。

在其中一種可能的實施例中，在分割孕婦腹部信號得到現窗口信號時，前m個窗口信號為第一窗口信號，第m個后面的現窗口信號為第二窗口信號；其中，所述第一窗口信號長度為T1，所述第二窗口信號長度為T2，所述T1T2；

在某個實施例中，所述第一窗口信號的長度為20-40s，最優為30s；

在某個實施例中，所述第二窗口信號的長度為5-15s，最優為10s；

在某個實施例中，m大于等于2；更加優選的，m＝2；

在某個實施例中，不計算屬于第一窗口信號的胎兒心電成分或去除掉屬于第一窗口信號中的胎兒心電成分。

在其中一種可能的實施例中，在尋找母體心電信號的R波位置時，包括：通過現窗口信號的一階差分序列，提取出現窗口信號中的尖峰，以尖峰幅值作為聚類變量，使用聚類算法提取出母親心電信號R波尖峰的位置；