[发明专利]基于部分按段重采样的胎儿心电图分离提取方法

说明书

技术领域

本专利申请涉及从孕妇腹壁电中分离提取胎儿心电图(FECG)的方法。

从孕妇腹部体表采集到的腹壁电信号是一个混合信号，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。从腹壁电信号中分离提取胎儿心电图，主要包括两大步骤：第一步，估计腹壁电信号中的母体心电成分，并把估计的母体心电成分从腹壁电信号中去掉，得到胎儿心电图的初步估计结果，不妨称为胎儿心电图的初步估计阶段；第二步，进一步去除初步估计的胎儿心电图信号中的干扰噪声，获得胎儿心电图的精确估计结果，称之为胎儿心电图的增强估计阶段。胎儿心电图分离提取算法的总体框图见附图1。

具体地说，本专利申请分别涉及胎儿心电图初步估计阶段的一种方法和胎儿心电图增强估计阶段的一种方法。

背景技术

不管是胎儿心电图的初步估计阶段还是增强估计阶段，所采用的胎儿心电分离提取方法，均有单路方法和多路方法之分。多路方法是指通过对多路信号的融合计算得到对胎儿心电图信号的初步估计或增强估计，常见的方法有：自适应滤波、主成分分析(PCA)、独立成分分量(ICA)、周期分量分析(piCA)等。所谓单路方法，即仅依赖一路腹壁电信号或一路初步估计的胎儿心电图信号，从中得到胎儿心电图的初步估计或增强估计的方法，常见的方法有：模板法、奇异值分解法、按段重采样方法等。由于单路方法可用于单路信号的处理、也可用于多路信号的分别处理，因此，它的应用更具普遍性。

在单路方法中，按段重采样方法，是对每一R-R信号段分别重采样并结合梳状滤波对胎心电进行估计的方法。该方法中，对每一R-R信号段分别进行重采样的目的是：使每个R-R信号段具有相同的采样点数，以进行梳状滤波。由于该方法考虑了实际心电信号存在R-R间期长短差异即心率变异性的问题，因此取得了较好的胎心电分离效果。但是，按段重采样方法对心率变异性的考虑还不够到位，它所基于的“PQRST波群的时间跨度与R-R间期成正比例”的假设，实践证明存在一定的偏差，因此，当存在严重的心率变异性即R-R间期长短差异时，按段重采样方法对胎儿心电图的初步估计或增强估计都会产生较大的误差。也就是说，目前的按段重采样方法对心率变异性的鲁棒性还有待提高。

参考文献：

1.发明专利申请文件：胎儿心电图的分离提取方法(200910027979.0)。发明人：刘红星，郑威，肇莹，蒋鑫，宁新宝。

2.Zheng Wei，Liu Hongxing*，He Aijun，Ning Xinbao，Cheng Jianchun：Single-lead fetal Electrocardiogram Estimation by means of Combining R-peaks Detection，Resampling and Comb Filter，Medical Engineering and Physics，ISSN：1350-4533，32(2010)，NO.7，708-719，2010.10.16

发明内容

要解决的技术问题。

不管是胎儿心电图的初步估计阶段还是增强估计阶段，现有的按段重采样估计胎心电方法，当存在较大心率变异性时估计的胎儿心电图都会产生较大误差，有必要对其进行改进，以提高方法对心率变异性的鲁棒性，减小估计误差。

技术方案。

提出了胎儿心电图初步估计的一种方法，该方法包括这些步骤：(1)读取一路从母体腹部采集的腹壁电信号；(2)预处理，去除腹壁电信号中的基线漂移、工频干扰及高频噪声；(3)检测腹壁电信号中母体心电的R波波峰位置；(4)标记每个R波波峰前第L_pr点为Ps点，R波波峰后第L_rt点为Te点，这样每个心动周期Ps-Ps可分割为Ps-Te和Te-Ps两段，因母体心电具有心率变异性，各个心动周期的Te-Ps段的长度不尽相同；(5)对各Te-Ps段信号分别进行重采样，使各Te-Ps段具有相同的采样点数，这时各心动周期Ps-Ps段同样具有相同的采样点数，即进行所谓的部分按段重采样；(6)对部分按段重采样后的信号进行梳状滤波，得到母体成分的周期均匀化估计；(7)对获得的周期均匀化的母体成分的各Te-Ps段进行再次重采样恢复原长度，也即恢复母体心电的心率变异性，进而得到母体心电的估计；(8)从步骤(2)获得的预处理信号中减去估计的母体心电，即可得到胎心电的初步估计。本方案流程图见附图2。