[发明专利]一种新型母胎心电分离方法

说明书

技术领域

本发明提出了从孕妇腹部信号中有效提取胎儿心电信号的新技术，其具体说的是一种利用概率独立分量分析技术分离胎儿心电的全新技术。

背景技术

围产儿死亡率，综合反映着一个国家和地区经济发展及卫生状况。随着现代科学的发展，特别是电子医学的进步，产科学也在随之发生着巨大变化。虽然随着围产医学保健工作的深入进展，以及围产监护水平的提高，中国围产儿死亡率较建国初期，已大幅降低，但与西方发达国家相比，还是有着差距。

自2002年以来，浙江省以整群抽样的方式在全省30个区（县）建立死亡监测点，详细了解孕妇和围产儿的发病率及死亡情况，以此来评估浙江省围产保健工作的开展情况。在30个监测点中共有围产儿出生444212例，占全省围产儿总数的58.25%，死亡5215例。且由于中国社会经济发展不平衡因素，据研究资料显示，围产儿死亡率与经济及医疗卫生状况密切相关，经济发达区围产儿死亡率明显低于经济落后区。另据相关数据显示，产前检测次数与围产儿死亡率有极大相关性，浙江省产前检查≤3次的孕妇围产儿死亡比例占了51.77%，而产前检查达到系统保护要求的孕妇围产儿死亡率为28.28%。与其他省市相比，浙江省围产儿死亡率虽然高于上海等经济发达城市，但在全国来讲，仍处于一个较低水平，低于国家平均值，由此说明我国围产医学仍亟待发展，以进一步降低围产儿死亡率、致残率及剖宫产率。而改善这一状况，离不开围产医学保健工作的普及，以及用于胎儿监护、胎心检测方面的医疗设备不断改进与完善。

胎儿心电信号(Fetal Electrocardiogram,FECG)记录胎儿心脏动作电位及其在心脏传导过程中的图形变化，是反映胎儿宫内生理活动的客观指标之一，其中含有反映胎儿健康状况，如发育程度、位置、是否酸中毒或者心律失常等重要信息，在整个妊娠期内，特别是存在妊娠风险时，FECG可作为诊断胎儿健康状况，确定是否中断妊娠的重要手段和工具。提取胎FECG主要有浸入式和无创式两种方法。入侵式提取方法，即在孕妇分娩时，将电极放入孕妇子宫内的胎儿头皮上，这种方法得到信号比较准确，但是只能在分娩时使用且可能对胎儿和孕妇造成伤害；无创式提取方式将电极放在孕妇腹部尽可能地靠近胎儿位置测得信号，此方法可在整个妊娠期内使用，它可以早期发现胎儿宫内缺氧、窘迫、对许多胎儿本身的疾病，如先天性心脏病，新生儿心律失常，胎儿宫内发育迟缓等，能够提供重要的诊断依据。由于FECG比较微弱，无创式提取的胎儿心电信号一般从母亲的腹部采集获得的，在采集的过程中不可避免的会含有许多噪声（如工频干扰，母体自身的心电(Maternal Elec-trocardiogram,MECG)，从复合母体信号中分离出胎儿心电信号，准确提取FECG成为生物医学工程中一个有趣而富有挑战性的问题。

发明内容

本发明的主旨是针对目前胎儿心电图提取技术尚未成熟，提出的一种可有效分离母胎信号的新方法，其技术流程是：利用心电电极拾取孕妇腹部电信号，并经过放大、滤波后，经AD转换成数字信号，首先采集多路的心电信息,然后利用SVD 分解算法确定多路信息中有效成分，利用概率独立分量分析技术提取出胎儿心电、母体心电以及其干扰，然后显示胎儿心电和母体心电。

 为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案是：一种新型母胎心电分离方法，

      首先，利用电极拾取孕妇腹部信号，并对拾取信号进行放大、数模转换、滤波等预处理；

      然后，再利用概率性独立分量分析盲源分离技术对预处理后多导联的心电信号进行盲源分离处理，可得到胎儿心电信号，母体心电信号以及其他信号和干扰；

      最后，根据需求显示纯净的胎儿心电信号，或将胎儿心电信号和母体心电信号同时显示，以便作对比。

所述的概率性独立分量分析技术为：

利用概率性独立向量分析算法对采集到母胎信号混合信号为7维                                               进行分离，首先利用奇异分解矩阵对母胎混合信号进行白化处理，确定分解有效空间K维，其公式如下：

，                                    （1）

其中，且，

然后进行白化，白化后的信号，且， 

将白化后的母胎混合信号7维分解为一个k维的PCs分量Y和一个加性高斯噪声n即

                                       （2）