[发明专利]用于家庭监护的单通道母体腹壁胎儿心率鲁棒估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及胎儿监护领域，具体涉及一种用于家庭监护的单通道母体腹壁胎儿心率鲁棒估计方法。

背景技术

围产期，孕妇需要定期到医院进行例行性胎儿健康检查。对于高危妊娠孕妇，到医院检查次数则更为频繁。这类孕妇大多出行不便，而且作为人口大国，我国产科门诊病人众多。因此，研制胎儿心率家庭监护系统，让孕妇可以足不出户实现胎儿的动态监护，以缓解产科门诊医师的压力，降低高危患者出行风险，是当前母婴监护领域研究的重大课题。

目前，基于多普勒超声的胎儿心率(fetalheartrate,FHR)监护是临床上胎儿健康检查的基本技术手段。然而，基于超声探测的胎心率监护方式对胎位十分敏感，必须将探头实时对准胎儿心脏瓣膜，通常需要专业医师进行操作。并且这种方式属于有源探测，对胎儿健康存在潜在的危害，一次连续监护时间通常不超过半小时。上述因素，限制了多普勒超声胎心率监护在远程家庭监护中的应用。

从孕妇腹壁采集胎儿心脏电信号(fetalelectro-cardiogram,FECG)实现胎儿心率监护，由于完全无创，操作简单，可在整个围产期随时进行，是最适用于远程家用的胎儿无创监护方法。但是，胎儿心电通过经过多种肌层组织传输至体表，致使腹壁采集的FECG信噪比极低，其频谱与母体心电信号(MaternalECG,MECG)、电极接触噪声、肌电噪声等干扰信号大部重叠，分离提取胎儿心电图算法异常复杂。这导致目前的胎儿远程监护还需要将腹壁胎儿心电图传输到监护中心进行分析与处理，再将提取的胎儿心率回传至客户端。整个监护过程，需要实时接入通信网络，系统实现复杂，资源消耗大，成本高。并且孕妇完全暴露在电磁环境中，用户体验差，不易被用户所接受。

从母体腹壁心电中分离提取出微弱的胎儿心电成分是电生理信号处理领域的经典课题，经历了从最初的自适应噪声抵消到以奇异值分解(SVD)即主元分析(PCA)、独立元分析(ICA)为代表的“全盲”分离，再到最近提出的以约束ICA、周期元分析(PICA)为代表的“半盲”分离的研究过程。由于腹壁FECG本身幅度微弱(比母体干扰低10至30倍)且逐搏间动态变化(包括心率、波形形态)，一旦胎儿心电被母体QRS波群完全覆盖，现有分离方法通常表现出很差的鲁棒性，常常导致胎儿心电的严重衰减，甚至完全消失。同时，现有的提取方法需要进行采集通道的冗余配置，导致操作复杂，孕妇需在家人协作下才能完成胎儿监护过程。

发明内容

本申请通过提供一种用于家庭监护的单通道母体腹壁胎儿心率鲁棒估计方法，以解决现有技术中远程家用胎儿无创监护系统实现复杂，资源消耗大，鲁棒性差以及操作复杂而导致的孕妇无法独立完成监护的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：

一种用于家庭监护的单通道母体腹壁胎儿心率鲁棒估计方法，包括如下步骤：

S1：信号预处理：对腹壁胎儿的心电信号进行预处理，以去除心电信号中的基线漂移和工频干扰；

S2：构建单通道腹壁胎儿心电信号的状态空间模型，通过系统参数初始化得到模型所需相关参数的初始值；

S3：强跟踪波形估计：根据胎儿心电信号的状态空间模型及提取的模型参数，运用强跟踪滤波方法，以实现胎儿心电R波与母体心电各个波形的递推估计；

S4：胎儿R波定位：采用递归Kalman滤波方法，实现R波动态定位，从而获取胎儿瞬时心率；

其中，步骤S2中构建单通道腹壁胎儿心电信号的状态空间模型的方法如下：

首先，将母体心电作为胎儿心电的一部分，构建一种六状态的胎儿心电信号动态模型：