[发明专利]一种采用多导信号融合方式分离提取胎儿心电图的方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种采用多导信号融合方式分离提取胎儿心电图(FECG)的方法。

所谓胎儿心电图是指消除了干扰噪声后的胎儿心电信号的完整波形。有了胎儿心电图，不仅可以知道胎心率，也可以知道其S-T段、PQRS时限等参数，根据这些参数可对胎儿的健康状况，如宫内缺氧、先天性心脏病等，做出判断。

要获取胎儿心电图，首先要进行胎儿心电数据的采集。比较实用的胎儿心电数据采集方式是非侵入采集方式，它的特点是——至少要有一个导联来自母体腹部的体表。

从孕妇腹部体表采集的心电信号，不仅包括了胎儿心电成分，还包括了母体心电成分和其他干扰噪声，而且占主要绝对地位的是母体分量和干扰噪声，胎儿心电信号被淹没其中。如何把胎儿心电信号从母体腹部表面拾取的信噪比极低的母胎混合心电信号中分离提取出来是获取胎儿心电图的一个技术难题。

胎儿心电信号的分离提取包括两大步骤：一，估计母体心电成分、把估计的母体心电成分从母体腹部拾取的母胎混合心电信号中分离出去，获得胎儿心电信号的初步估计或者说粗略估计，不妨，将这样的分离提取过程称为第一级分离提取；二，从第一级分离提取获得的胎儿心电信号初步估计中，进一步分离去一些干扰噪声，获得胎儿心电信号的最终估计或者说精确估计，不妨将这样的过程称为第二级分离提取。第一级分离提取至关重要，它是第二级分离提取的基础。

不管是胎儿心电图的第一级分离提取还是第二级分离提取，其分离提取方法可以划分为单路信号单独分离提取方法和多路信号融合分离提取方法两大类。单路信号单独分离提取方法，在一路混合心电信号上单独下功夫、挖掘潜力、分离提取胎儿心电图；多路信号融合分离提取方法，则通过对多路信号的融合(fusion)处理来分离提取胎儿心电图或者说提高胎儿心电图的信噪比；通常，认为多路信号融合分离提取方法有更大的潜力。

在第一级分离提取中，多路信号融合分离提取方法中的多路信号就是基于多个导联检测的多导信号。本专利申请就是涉及一种采用多导信号融合方式分离提取胎儿心电图的方法，它是关于第一级分离提取的一种方法。

背景技术

现有的在第一级分离提取中采用多导信号融合方式的胎儿心电图分离提取方法，主要是：独立分量分析法(Independent Component Analysis，ICA)和直接自适应建模法。

独立分量分析法。独立分量分析法的原理是：认为检测的多导信号是未知的三个独立源信号“母体心电信号”、“胎儿心电信号”和“其他干扰噪声”的线性组合；换句话说，反过来，未知的三个独立源信号“母体心电信号”、“胎儿心电信号”和“其他噪声干扰”，也是检测的多导信号的一种线性组合，不妨称为逆线性组合；基于“独立源信号具有最大非高斯性”这一先验知识作为准则，来优化求解此逆线性组合，可给出三个独立源信号的估计——其中一个便是对胎儿心电信号的估计。ICA方法作为一个线性模型方法，用于处理多导信号间实质存在的非线性和时延关系时，自然具有一定局限性。

直接自适应建模法。此方法的原理是：将检测的一路或几路肢导或胸导信号，都看成纯净的母体心电信号，以它们作为参考信号；将检测的一路腹导信号，看成胎儿心电信号、干扰噪声和与参考信号线性或非线性相关的一个母体心电成分的组合，以此腹导信号作为主信号；建立主信号每个点与参考信号对应点的相关模型(考虑到时延因素，建立相关模型时应将参考信号在时间上的完全对应点及其邻域若干点一并纳入模型)，实现对主信号中的参考信号相关分量的估计；用主信号减去估计的其中的参考信号相关分量，则得到胎儿心电图的估计。现有的直接自适应建模法，考虑了信号的时变特征、非线性特征和时延特征，但没有象ICA那样较好地去利用统计特征，也有一定的局限性。

以上两种采用多导信号融合方式的胎儿心电图(FECG)第一级分离提取方法，由于方法的局限性，在实际分离提取胎儿心电图时，分离提取成功率低或分离提取的波形质量差。

参考文献：

[1]Monica Healthcare Limited，Fetal Surveillance，欧洲专利：EP1941832A1，申请号：07012903.6

[2]河南华南医电科技有限公司，胎儿心电图机，2006年5月，中国实用新型专利：Z1200520111843.5