[發明專利]基于子宮肌電信號識別宮縮傳導方向和起搏區的方法

在審

• 申請號: 202111167596.0
• 申請日: 2021-10-07
• 公開（公告）號: CN113907771A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 郝冬梅;張雅俊;杜夢晴;楊琳;楊益民;李旭雯;張松;張建楠;謝佳興
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: A61B5/391
• 分類號: A61B5/391;A61B5/397
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

1.一種基于子宮肌電信號識別宮縮傳導方向與起搏區的方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟A1：采集一定時長的多通道子宮肌電信號、TOCO信號和孕婦打標信號；

步驟A2：對子宮肌電信號進行預處理去除干擾；

步驟A3：根據TOCO波形和孕婦打標信號確定所有爆發波峰值位置，根據爆發波峰值位置截取爆發波峰值前后時間為m的宮縮片段；

步驟A4：計算通道間信息傳遞參數，分別計算所有宮縮片段任意兩通道之間的格蘭杰因果關系；X、Y表示多通道信號中任意兩通道的宮縮信號，F_Y→X表Y對X的格蘭杰因果關系，若F_Y→X＞0，則r對X存在格蘭杰因果關系；若F_Y→X＝0，則Y對X不存在格蘭杰因果關系；

步驟A5：定義直接格蘭杰因果關系表示信號的流向若則說明信號流動方向是X→Y；若則說明信號流向為Y→X；

步驟A6：確定X、Y之間存在可靠的優先信息流動方向的閾值T；為了確保F_Y→X、F_X→Y、的值較小且接近零時，也能可靠反映X和Y之間的因果關系；取長度與宮縮片段一致的兩種不同強度的互不相關的高斯噪聲各500對，分析每對高斯白噪聲信號的因果性，匯總所有因果系數的最大值作為判斷信號X、Y之間優先信息流動方向的閾值T；當F_Y→X、F_X→Y的值大于T時，則認為X和Y之間的因果關系成立，當的值大于T時，則認為X和Y之間有優先的信息流動方向；

步驟A7：根據格蘭杰因果關系繪制信號有向圖；先統計孕婦宮縮所有的傳導方向，再統計宮縮縱向傳導方向即沿子宮體向上傳導或沿子宮體向下傳導，所有傳導方向中數目多的方向認為是宮縮的傳導方向；

步驟A8：每個電極作為頂點，頂點作為邊的指向終點(方向指向頂點)的次數之和定義為入度，頂點作為邊的指向始點(方向為從頂點開始指向外)的次數之和定義為出度，出入度表信號流出流入程度；計算每個電極作為一個頂點的出度和、入度和，再計算各頂點的出度與入度之比來確定宮縮起搏區；比值大于1則說明該電極的出度大于入度，信號多流出，出度越大，說明該電極與其他電極間的信息流通程度越高，越可能為宮縮的起搏區。

2.按照權利要求1所述的一種基于子宮肌電信號識別宮縮傳導方向與起搏區的方法，其特征在于：步驟A2中所述子宮肌電信號預處理方法包括以下步驟：

步驟B1：設計頻帶范圍為f₁～f₂的帶通濾波器；

步驟B2：設定長度為L的滑動窗口，對窗口數據從大到小排序，取中間值代替窗口內的數值；

步驟B3：降低10倍采樣頻率；

步驟B4：中位數絕對偏差法去除脈沖干擾引起的異常值，MAD＝median(|Xi-median(X)|)，若數據絕對值大于|3*MAD|，則認為是異常值，用鄰近非異常值代替異常值。

3.按照權利要求1所述的一種基于子宮肌電信號識別宮縮傳導方向與起搏區的方法，其特征在于：

步驟A4中所述通道間信息傳遞參數的計算，包括以下步驟：

步驟C1：對數據進行去趨勢化和去均值；

步驟C2：經過KPSS檢驗確定時間序列是否是平穩序列；

步驟C3：若數據未通過KPSS檢驗，對數據進行差分處理再進行KPSS檢驗；通過KPSS檢驗后，利用AIC準則求自回歸模型階數；

步驟C4：杜爾濱懷特檢驗，若不服從則不滿足使用最小二乘法的先決條件，即不滿足格蘭杰因果關系的基礎，直接將未通過檢驗數據剔除；

步驟C5：進行自回歸模型一致性檢驗，確定自回歸模型的準確性；

步驟C6：計算孕婦的所有宮縮片段任意兩通道之間的格蘭杰因果關系，多段宮縮信號因果關系的均值作為該孕婦的因果系數。