無創(chuàng)胎兒心電信號提取方法的研究.pdf

1、胎兒心電信號(FECG)是心臟活動的最源發(fā)性信號，在胎兒疾病的監(jiān)護和診斷中有著不可替代的作用。目前FECG的主要檢測方法有兩種：一種是胎兒頭皮電極法，另一種是母體腹部電極心電法。腹部無創(chuàng)檢測法相對于頭皮電極檢測法操作簡單而且不會對孕婦和胎兒造成傷害，因此更受親睞。但是腹部無創(chuàng)檢測法采集到的胎兒心電信號微弱，信噪比低，受母體和噪聲干擾較大，如何提取出純凈的胎兒心電信號，是生物醫(yī)學信號處理領(lǐng)域一項重要的研究課題。
　　本文通過分析胎兒

2、心電信號本身的特點，論證了盲源分離算法(BSS)在胎兒心電信號分離上的可行性。并將二階統(tǒng)計量的盲源信號分離模型應(yīng)用于胎兒心電信號的提取，具體工作如下：
　　二階統(tǒng)計量的盲源信號分離是利用樣本數(shù)據(jù)的二階統(tǒng)計量和源信號時序結(jié)構(gòu)特征來實現(xiàn)源信號的盲分離的，因此FECG的R波是確定FECG時序結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)。但采用無創(chuàng)檢測法采集到的胎兒心電信號，由于母體和噪聲干擾較大，直接利用傳統(tǒng)的R波檢測效果不佳。為提高FECG的R波檢測準確性，本文提

3、出了一種基于二進小波變換和模極大值的胎兒心電信號R檢測方法。該算法通過對從母體腹部表面采集的信號進行二進小波變換，根據(jù)母體與胎兒在模極大值上的差異，對二進小波變換后的模極大值序列以模極大值塊進行分類，針對胎兒模極大值塊，運用窗口閾值法來估計FECG的R波。此方法在MITPhysioNet/CinC2013挑戰(zhàn)競賽提供的數(shù)據(jù)集上進行了實驗，根據(jù)MIT競賽平臺公布的結(jié)果，此方法FECG的R波準確率達到93.8％。
　　用FECG的R波

4、作為周期結(jié)構(gòu)，可以利用周期元分析(πCA)提取胎兒心電信號，但由于母體與胎兒心電周期性結(jié)構(gòu)存在相似性，會造成基于周期元分析算法提取的胎兒心電信號局部失效。為解決此問題，本文對周期元算法的時延相關(guān)矩陣的最佳估計時延進行了改進，對自相關(guān)矩陣與時延相關(guān)矩陣組成的矩陣對進行廣義特征值分解，通過分解后的最大特征值對應(yīng)的特征向量來估計FECG。此方法在MIT PhysioNet/CinC2013挑戰(zhàn)競賽提供的數(shù)據(jù)集上進行驗證，并通過HRV定量分析與