[发明专利]快速盲源分离胎儿心电检测仪及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及用于胎儿心电监护的快速盲源分离胎儿心电检测仪及检测方法。

背景技术

随着社会对母婴健康和安全的要求日益提高，对胎儿发育的生理和病理研究成为一项重要课题。胎儿监护是采用生理物理和生物化学等手段，对胎儿宫内发育和安危状况进行评价的一个重要方法。胎儿心电图(FECG，FetalElectrocardiogram)能够提供有关胎儿健康的信息，从而确定胎儿疾病情况，因此，胎儿心电检测在胎儿监护临床应用上具有非常重要的意义。

目前，广泛应用于临床的胎儿监护多指胎心率电子监护和胎心宫缩监护。基于超声多普勒技术的电子胎儿监护(EFM，electronic fetal monitoring)的敏感性高，在孕时能及时发现胎儿缺氧及酸中毒，但产时EFM有较高的假阳性率(即误报率)，从而导致剖宫产率和阴道手术产率的增加，不利于母婴健康和安全。因此，对产时EFM的有效性还不确定，临床上对EFM曲线的理解及对异常情况的处理等还存在争议。胎心宫缩监护(CTG，Cardiotocography)监测胎儿处于良好正常状态时是可靠的，但预测胎儿缺氧的可靠性差。

胎儿心电信号是心脏活动的最源发性信号，这种信号电位变化的方向、次序和时间等都有一定规律，并反映了整个心脏活动的循环兴奋过程。与心音和心动信号相比，胎儿心电信号是最能反映心脏活动全貌的生理信号，而且胎儿出现异常时，胎儿心电图(FECG，Fetal Electrocardiogram)形态的变化比基于超声多普勒的胎心率电子监护和胎心宫缩监护等指标的变化发生得更早、更敏感。从FECG不仅能提取胎儿的平均和瞬时心率的变化，而且能像一般成人心电图(ECG，Electrocardiogram)那样，从描绘的心电波形中得到更多胎儿心脏状况的信息。通过对FECG这些波形变化(如心率、心律、QRS时限等)的分析，结合临床观察，可及时发现胎儿缺氧、脐带缠绕等妊娠期或分娩期的病理情况以便及早采取措施来保证胎儿健康，降低围产期胎儿的发病率和死亡率。少数异常的胎儿心电图是胎儿先天性心脏病的表现，可及早中止妊娠，或进行宫内心脏修补手术，以达到优生目的。

但是，从母亲腹部表面采集的FECG信号常混有母亲的心电信号以及各种伪迹与噪声。从频域上分析，胎儿心电和母亲心电的频谱相互重叠。从时域上分析，胎儿心电图的QRS波群有10％-30％与母亲心电的QRS波群相互重叠，因此为了正确作出临床诊断，非常有必要获取清晰的FECG信号即胎儿心电信号。

传统提取胎儿心电信号的方法主要有匹配滤波法和自适应噪声抵消法。匹配滤波法将从腹部的混合心电信号中用域值检测法检测出母亲心电QRS波群，然后将监测到的母亲心电波制作成一个模板，用腹部的混合心电信号减去这个模板以消去母亲心电。但是，这种相减的方法不能完全去除母亲心电信号，残留的母亲心电信号将严重影响对胎儿心电信号的后期的医学分析诊断。自适应噪声抵消法把母亲心电信号作为参考输入进行自适应滤波运算，最后将母亲心电信号抵消，从而提取胎儿心电信号。但是，这种方法的参考信号与混合心电信号常常存在延时，严重影响自适应算法的性能，降低母亲心电信号抵消的效果。

盲信号处理(BSP，Blind Signal Processing)是20世纪最后十年中迅速发展起来的一个研究领域，具有可靠的理论基础和广泛的应用潜力。它可以分成若干个互相关联而目标有所区别的子领域，如盲源分离(BSS，Blind SourceSeparation)。采用盲源分离方法，能够在对源信号基本特性等先验知识缺乏的情况下，仅仅根据源信号间的统计独立性特征，通过一系列数学推导，以分离出各源信号的估计信号，最后通过分离出来的信号的特征来判决所需要的有用信号。目前，已经有相关的机构或专家提出把盲源分离方法应用到胎儿心电检测当中。盲源分离的ICA方法或FastICA方法是现在主要的应用方法，，但是该类盲源分离方法利用了大量的统计信息，所以计算复杂，影响了实时性处理；因此，只能通过降低采样精度和采样率来完成算法的运算，因此在实时观察中许多细微特征容易被忽略。

发明内容