[发明专利]一种基于母体心电信号的胎儿心率提取方法

摘要

本发明公开了一种基于母体心电信号的胎儿心率提取方法，其利用母体腹壁混合信号作为输入信号，通过低通滤波和移动平均滤波对母体腹壁混合信号进行预处理，再使用信号质量评估方法选取心电信号质量最好的一通道母体腹壁混合信号作为待处理信号，利用墨西哥帽小波变换计算出该信号20～40Hz频带内各时刻的能量，从能量时间序列辨识出母体的QRS波并剔除，剩下的能量时间序列对应的峰即胎儿心电。整个方法简便且易于实现，能够有效地在母体腹壁混合心电信号中提取出胎儿心电信号，为医生对胎儿疾病的诊疗提供保证。

主权项

一种基于母体心电信号的胎儿心率提取方法，包括如下步骤：(1)采集多通道的母体腹壁混合心电信号，并对其进行预处理，用以去除其中的高频噪声及基线漂移，使信号强度得以提高；对母体腹壁混合心电信号进行预处理，具体先利用一个低通滤波器去除信号中的高频噪声，再利用一个移动平均滤波器去除信号中的基线漂移；所述低通滤波器的信号处理表达式如下：yn=12M+1Σi=-MMxn+i]]>其中：xn+i为任一通道母体腹壁混合心电信号第n+i时刻的信号值，yn为低通滤波后该通道母体腹壁混合心电信号第n时刻的信号值，n为自然数，M为预设的移动窗口半边大小；所述移动平均滤波器的信号处理表达式如下：y‾n=12N+1Σi=-NNyn+i]]>其中：yn+i为低通滤波后任一通道母体腹壁混合心电信号第n+i时刻的信号值，为移动平均滤波后该通道母体腹壁混合心电信号第n时刻的信号值，N为预设的移动窗口半边大小；(2)综合关于QRS能量比值、信号峰度以及基线能量比值的三项信号指标，从预处理后多通道的母体腹壁混合心电信号中选取出信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号；(3)在20～40Hz频带范围内根据以下公式对信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号进行小波变换，得到对应的能量时序信号；其中：x(t)为信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号，z(t)为x(t)经小波变换后得到的能量时序信号，a为缩放因子，b为平移参数，t为时间，为墨西哥帽小波函数的复数共轭；(4)基于所述的能量时序信号，从中提取出胎儿心电信号，进而得到胎儿心率，具体实现过程如下：4.1在20.8～25Hz频带范围内对信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号进行小波变换，得到对应的能量时间序列，进而提取该序列中的模极大值；4.2使所述的模极大值乘以比例系数得到一阈值，将所述能量时序信号中小于该阈值的信号值均置零，其余信号值保持不变，进而对处理后的能量时序信号进行小波反变换得到母体心电信号；4.3对所述母体心电信号进行QRS波检测，排除心律小于60bpm的QRS波段，从而对检测得到R波波峰进行标记；4.4对于所述母体心电信号中任一标记的R波波峰，使以该R波波峰为中心±0.1s范围内的信号值均置零；4.5将所述能量时序信号中大于阈值的信号值均置零，其余信号值保持不变，进而对处理后的能量时序信号进行小波反变换；4.6使步骤4.4处理后得到的心电信号与步骤4.5小波反变换后得到的心电信号相叠加，即得到所述胎儿心电信号。