[发明专利]一种母亲及胎儿心电信号QRS波中R波的检测定位方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域，尤其涉及一种母亲及胎儿心电信号QRS波中R波的检测定位方法。

背景技术

心电图检测是20世纪建立起来的并广泛应用于临床诊断和检测的重大技术才成果之一。随着科学的发展和技术的不断进步，尤其计算机技术的日益完善，心电图检测技术的发展步入了更高的层次。QRS复合波(QRS Complex)(参考附图1)检测是心电图(Electrocardiogram，ECG)信号分析中的一个关键问题，只有在QRS波特征(峰值点和起始点)确定以后才能计算基线，检测P波、T波及ST段等参数，是心电自动分析的基础。但由于心电信号在生理意义上的多样性及人与人之间的差异性，再加上存在实时心电信号中的漂移、干扰、噪声，所以QRS波检测也一直是心电信号实时自动分析的难点。

一般来说，与心电信号中其他波形相比，R波具有较高的幅值；另外，由对心电信号的频谱分析可知，QRS波的中心频带在17Hz左右(该频率也被称为QRS波的特征频率)，带宽约为10Hz，而T波、P波、基线漂移等的频带均在此频带的低端外。以上两点是QRS波区别与其他波形的显著特点。除此之外，QRS波的面积、持续期、R波的斜率也是QRS波的重要特点。基于QRS的这些特点，目前出现了很多新的算法。例如基于人工神经网络(Artificial Neural Network，ANN)的算法、遗传算法、滤波器组、希尔伯特变换、匹配滤波、自适应滤波器、小波变换以及奇异值检测等算法。这些算法对于QRS波的提取，都能有较好的效果，也被引申出很多其他的优良算法。

然而，这些算法所应用的前提是，检测单一心电信号的R波位置，或者说检测混合心电信号中幅度大的心电信号分量的R波。而对于其他微弱的、幅度很小的心电分量的R波，则无能为力。当然，在很多情况下，我们都只需要检测出主要心电信号的R波位置，至于其他微弱的分量，都不是很重要。

但是，由于现在社会对母婴健康和安全的要求日益提高，胎儿监护成为了一项很具重要意义的研究课题。胎儿心电图提供了有关胎儿健康的信息，是反映胎儿在孕期的生长和健康状况的一项重要指标。通过对围产期的胎儿心电信号提取和分析，可以确定胎儿心率，分析胎儿心脏功能参数，判断胎儿是否患有窘迫、心律紊乱、酸中毒等新生儿疾病，以便及早诊断宫内缺氧及其它宫内异常，及时采取适当治疗措施，保证孕妇和胎儿的安全。这对提高围产儿监护质量具有非常重要的意义，从深层次，也说明了产前对胎儿进行监护是十分必要的。

目前，获取胎儿心电的方式，有无侵入式的，还有侵入式这两种。无侵入式方式，是通过在孕妇体表放置电极，一般是孕妇的胸部、腹部等位置，通过电极采集得到混合的心电信号；混合的心电信号里头，主要有母亲的心电信号，胎儿的心电信号，以及其它各类干扰噪声，这里母亲心电信号的幅度一般是胎儿心电信号幅度的上百倍。整个过程，我们的初衷是得到胎儿心电信号的各类信息，以作为判断胎儿健康状况的参考。而获取胎儿的QRS波也显得很是必需。如之前所言，母亲心电信号频谱与胎儿心电信号频谱存在重叠，而且母亲心电信号的幅度远大于胎儿心电信号幅度，如果采用之前提出的这些算法，所能检测的是母亲的QRS波，而对于胎儿的QRS波则检测不出来。之前提到的那些算法在这种情况下，是有很大局限性的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种母亲及胎儿心电信号QRS波中R波的检测定位方法，本发明针对无侵入采集得到的混合心电信号，能同时定位检测出母亲和胎儿心电信号中的R波位置，为后续胎儿心电信号各类信息的获取提供支持，以为更好的进行胎儿监护。

本发明通过下述技术方案实现：

一种母亲及胎儿心电信号QRS波中R波的检测定位方法，包括如下步骤：

(1)前端滤波处理，包括低通滤波、高通滤波、微分器以及平方操作；

(2)小波分解，对于经过步骤(1)中前端滤波处理的混合心电信号，根据信号的特征，需要经过小波分解过程，以更加突出胎儿心电信号R波的份量；

(3)对步骤(2)处理后的信号采用Rdetect算法检测出混合心电信号中母亲心电信号QRS波中R波特征点出现的位置；

(4)对经过上述处理的混合心电信号，进行前端处理，并保留信号的辅助信息；

(5)采用Rdetect算法检测出经过前端处理后的信号中，胎儿心电信号QRS波中R波特征点出现的位置；

(6)后处理，利用前端处理中的辅助信息，恢复信号；

(7)处理过程中，会引入延迟；根据这些延迟调整信号。