[发明专利]一种膈肌肌电信号降噪方法

说明书

本发明涉及一种膈肌肌电信号降噪方法，包括以下步骤，S1，借助于采集装置获取膈肌肌电信号和参考心电噪声信号；S2，对膈肌肌电信号和参考心电噪声信号进行小波变换，得到第一小波系数序列；S3，对第一小波变换系数序列利用独立成分分析法进行第一降噪处理，得到第二小波系数序列；S4，对第二小波系数序列利用小波熵法进行第二降噪处理，得到第三小波系数序列；S5，对第三小波系数序列进行小波逆变换，得到降噪的膈肌肌电信号。本发明采用独立成分分析一次降噪叠加小波熵二次降噪的二重降噪技术，能够有效抑制和降低心电噪声对膈肌肌电信号采集的影响，提升膈肌肌电信号采集的有效性和准确性。

技术领域

本发明涉及一种膈肌肌电信号降噪方法。

背景技术

膈肌是人体主要的呼吸肌，占呼吸过程的80％，膈肌肌电信号是由膈肌运动而产生的一种非平稳的生物电信号，膈肌肌电可以用来评估慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者的膈肌疲劳状态，与其他呼吸道信号结合可以用来计算阻塞性睡眠呼吸暂停患者的气道阻力等生理特征，以作为临床的诊断和评估提供科学的依据。

膈肌肌电的采集方式有三种，分别是：针电极、食道电极和体表电极，其中针电极和食道电极的采集方式噪声干扰小，有创，病人耐受度低，在临床推广度有限。而体表电极虽噪声干扰较大但因为其无创、采集方便的特点而在临床上具有广泛的应用前景。

在利用体表电极采集的膈肌肌电信号中，心电噪声的干扰是不可忽略的。心电噪声的幅度较膈肌肌电高出数倍，且心电噪声的频谱和膈肌肌电信号的频谱有较大的重叠。而膈肌肌电的频谱特征也是临床评估膈肌功能的重要指标，因此心电噪声是必须要被去除的一种干扰。

现有技术中，大多采用独立成分分析ICA(Independent Component Analysis)的方法进行多通道膈肌肌电信号的降噪处理，但是由于膈肌肌电信号中心电噪声幅度较强且与膈肌肌电频谱存在混叠，并且在实际应用中，采集数据的各个通道情况不同、电极位置距离心脏远近等的差异，导致各通道收集的心电噪声在幅度和波形上出现变化，单独使用独立成分分析法对心电噪声进行去除会出现多个通道之间降噪效果不均匀且整体降噪效果不佳的问题。

针对这样的情况，本发明在采用独立成分分析法进行一次降噪的基础上，利用小波熵的方法对一次降噪后效果不佳的通道进行二次降噪，能够有效解决独立成分分析法对心电噪声在各通道去除效果不统一、部分通道降噪效果不佳的问题。

同时，为了增强独立成分分析方法处理过程中对噪声的分离效果，本发明在独立成分分析方法的输入中加入参考心电噪声信号，从而在独立成分分析中能够更有效地提取噪声信息，增强降噪效果。其中，参考心电噪声信号的采集可利用采集装置在人体体表左侧靠近心脏位置的体表电极实现。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供了一种膈肌肌电信号降噪方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种膈肌肌电信号降噪方法，包括以下步骤：

S1，借助于采集装置获取膈肌肌电信号和参考心电噪声信号；

S2，对所述膈肌肌电信号和所述参考心电噪声信号进行小波变换，得到第一小波系数序列；

S3，对所述第一小波变换系数序列利用独立成分分析法进行第一降噪处理，得到第二小波系数序列；

S4，对所述第二小波系数序列利用小波熵法进行第二降噪处理，得到第三小波系数序列；

S5，对所述第三小波系数序列进行小波逆变换，得到降噪的膈肌肌电信号。

可选地，所述S2包括：