[发明专利]一种由腹壁心电信号提取胎儿心电信号的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种由腹壁心电信号提取胎儿心电信号的方法及系统，属于胎儿心电信号提取技术领域。

背景技术

经济的发展使人们越来越关注生活质量，身体健康是保障生活质量的基础。优生优育有利于人口健康状况的提高，保障孕期胎儿的健康是实现优生优育的关键。胎儿在子宫内如发生缺氧状况，将危害胎儿的健康状况甚至生命安全。定时检测胎儿心脏活动可以获得胎儿的基本生理参数，进而分析胎儿的健康状况，及时发现胎儿异常状况，如胎儿窘迫，宫内缺氧以及胎儿先天性心脏病等，及时采取相应治疗措施，可有效降低胎儿在腹中或分娩时的死亡几率。

胎儿监护是对围产期孕妇进行的监护胎儿健康的一种实时动态监测，可以进行胎儿危险预警，是一种有效的优生优育辅助措施。临床应用中普遍采用的胎儿监护指标是胎心率。获得胎心率有两种主要途径：超声多普勒法和胎儿心电检测法。其中，超声多普勒法有着低成本、简便等优点，但同时也有不足之处，首先母体运动、胎儿活动、子宫收缩等都可能影响检测的准确性；其次胎儿心脏目标很小，检测起来存在难度；另外，虽然相对于X射线，超声相对安全，但超声对胎儿发育是否产生影响目前尚无定论，许多孕妇心存顾虑。所以相比而言，通过胎儿心电来获取胎心率更加准确、稳定、安全。

胎儿心电图(Fetal Electrocardiogram,FECG)可以反映胎儿心脏的电生理活动，同时也反映了胎儿在子宫内的健康水平。记录心脏电信号的胎儿心电图被广泛认为比传统的超声检测方法包含更多的心脏缺陷信息。

胎儿心电图的获取可以分为直接法和间接法。

直接法是在孕妇分娩时，将电极侵入母体子宫中，贴于胎儿头皮上，继而获取胎儿心电信号。直接法获得的胎儿心电图非常清晰，但是此法仅可用于宫颈已开口并且羊膜破裂时；并且这种方法属于有创操作，侵入监测不可避免的带来感染的风险；很大的时间局限性和专业性导致这种方法不适合于孕期长期监测。

间接法是通过放置在母体腹部的电极，采集腹壁体表信号，从中提取胎儿心电信号。与直接法相比，这种方法对孕妇和胎儿没有创伤，并且可以在妊娠期的任何时间进行。从腹壁采集心电操作简单，无需专业人员即可完成，为医护人员和孕妇所欢迎，并为家庭监测胎儿状况创造了条件。心电的采集是单纯的信号获取过程，对孕妇和胎儿没有任何辐射和伤害，在安全性方面得到了充分的保障。此法可以长期监测的特点使获得胎儿心率、胎儿心率变异性和各种病理条件下的参数指标变得轻松。然而，由于胎儿与母体腹部间包含了羊水、子宫、母体腹壁等组织器官，胎儿心电到母体腹壁传输过程中受到了很大的衰弱，这使胎儿心电信号相对微弱。而且，从孕妇腹部采集的心电信号是复杂的混合生理信号，包含了母体心电信号和各种噪声干扰，尤其母体心电信号的幅值远大于胎儿心电，给胎儿心电信号的提取造成了很大的困难。胎儿信号几乎淹没在各种噪声之中。

如果能从腹壁混合心电中正确提取出胎儿心电信号，便可以准确获取胎心率等重要生理指标，既发挥了间接法获取胎儿心电的种种优势，又克服了其有效信号成分不明显的重大缺陷，社会价值将非常可观。

腹壁心电信号中有效的成分是胎儿心电，其它的成分均为噪声干扰。这些噪声来源与特点不尽相同，幅值与时频特征也差异明显。为去除这些噪声的干扰，必须逐个分析分别消除。对胎儿心电信号获取造成影响的噪声主要有以下几种：

(1)母体心电

从孕妇腹壁采集的信号不仅包含胎儿的生理电信号，同时也采集到母体的心电信号。而母体的心电信号强度是胎儿的数倍，对胎儿心电的提取分析带来很大的阻碍。母体心电的频谱范围为0.1-100Hz，其中能量主要在0.1-40Hz，这与胎儿心电有很大的重合部分，这都给分离母体心电干扰带来了巨大的挑战。

(2)母体肌电

当肌肉兴奋时，肌纤维的运动会伴随肌纤维动作电位的产生和传导，这种电位称为肌电。母体的肌电扩散到身体表面，通过腹壁电极被采集，对胎儿心电信号形成干扰。孕妇的运动会产生肌电并反映在混合心电信号中，影响有效信号的提取。

(3)工频干扰

我国交流电频率为50Hz。孕妇所处环境使用交流电的用电器会对采集人体生理信号的设备产生工频干扰。其反映在心电图上就是50Hz的毛刺。去除工频的方法有很多，如50Hz陷波、自适应滤波等。

(4)基线漂移