[发明专利]一种胎儿心电分离方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学工程技术领域，尤其涉及一种胎儿心电分离方法及装置，具体的讲是一种基于平滑窗的胎儿心电分离方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

胎儿心电信号(Fetal electrocardiogram，FECG)是胎儿宫内生理活动最主要的客观指标之一，通过分析胎儿心电信号，能够早期诊断胎儿宫内缺氧、宫内窘迫以及先天性心脏病等，有效地降低新生儿各类疾病的发病率和死亡率。因此，围产期监护仪的临床应用将是保证围产期各个阶段的胎儿安全，保障胎儿优生的有力措施之一。

在围产期，胎儿在母体腹部由几个不同的电导率的包裹层包围，如胎盘、羊水、母体子宫和母体腹部皮下组织等，其中羊水的导电能力最高，而胎脂的导电能力最低，此外孕妇的皮肤和皮下脂肪也有微弱的导电性，但是导电能力比肌肉组织约小十倍。在采集胎儿心电时，由于胎儿心电信号需要经过上述导电层，本来就很微弱的胎儿心电信号更容易受外界的干扰。这些不同的组织，形成了所谓的“人体容积导体”，这个容积导体不是一个稳定的导体，其导电性和几何形状随着整个妊娠期不断改变。因此，这将导致母体腹部心电混合信号具有如下特点：1)信噪比低，胎儿心电分量太弱，仅为10～50uV左右，而母亲心电信号则可达750uV，两者可差十倍以上。肌电噪声与其它干扰也很强，信号完全淹没于噪声之中。2)时域中胎儿QRS波与母体QRS波有10～30％的重叠。3)频域中胎儿频谱与母体的频谱大部分重叠。4)信号随机性很强，是非平稳过程，特别是由于胎儿的自由移动造成胎儿心电传输通道的时变性。

母体腹部心电混合信号的上述特点，为获得高精度的胎儿心电信号制造了比较大的障碍，因此从母体腹壁混合信号中提取出胎儿心电信号，以实现围产期胎儿生命信息的监护，是目前广泛研究和关注的问题。

目前，从母体腹壁混合信号中提取出胎儿心电信号的方法主要有以下几种：

1)匹配滤波：匹配滤波主要利用的是信号的自相关和互相关等统计特性，但是在实际环境中所要面临的情况远比假设情况要复杂的多，采用匹配滤波获得的胎儿心电信号不是很理想。

2)独立成分分析法(ICA)：此方法需要多路腹壁信号，无法实现单导联胎儿心电信号的提取。

3)小波阈值去噪的胎儿心电信号提取方法滤波：利用小波变换结合先验信号知识能够获得效果不错的胎儿心电信号，但是提取过程中容易受到幅度和胎儿心电信号类似信号的干扰，往往导致胎儿心电信号中R波漏检和误检等情况产生，在计算胎儿心率时会引起误差，不利于于临床诊断。

4)神经网络法：此方法可以根据神经网络的预测误差检测心电信号的QRS复合波。PT段信号平缓，可以被较好的预测，而对于QRS复合波，相邻点差异较大，会产生预测误差，利用这个预测误差训练网络，对QRS复合波进行预测，预测时的人工神经网络具有多层结构，利用神经网络学习训练过程需要花费较长时间，而且要求训练样本具有一定的代表性，这在实际腹壁心电信号降噪应用中很难实现。

5)自适应滤波法：自适应滤波方法包括使用一个或几个参考通道训练自适应滤波消除母体心电图。现有的自适应滤波方法去除母体ECG成分，需要形态上类似于被淹没FECG信号的母体ECG参考通道，但是现有的自适应对消方法要求额外提供参考信号，也就是说，除了腹壁电极外，还需要配备额外的母体胸导连电极，自适应方法对消掉胸导联和腹壁导联中相关的母体分量，这意味着母体腹壁心电信号和母体胸导联心电信号需要相关，才能够被较好的对消掉，并且，母体心电信号的传导路径非常复杂，某些情况下，腹壁中的母体心电信号和胸导联中的母体心电信号相关性差。因此，利用现有的自适应滤波算法对消提取胎儿心电信号会有大量的母体心电泄露，对正确识别胎儿心电分量造成了很大干扰。并且，现有的自适应滤波对消无法实现单导联的胎儿心电信号提取。

发明内容

本发明提出一种胎儿心电分离方法及装置，用以解决现有的胎儿心电分离算法计算复杂且无法实现单导联的问题。