[发明专利]一种基于核独立分量分析的胎儿心电检测方法

说明书

本发明公开了一种基于核独立分量分析的胎儿心电检测方法，采用核独立分量分析的信号分离方法，并基于该方法从孕妇腹壁心电信号中分离出胎儿心电信号，本发明采用核独立分量分析代替独立分量分析，它可以适应不同的信源分布，从而使算法对各种应用场合更具鲁棒性。另一方面，核独立分量分析为信号分离问题提供了一种新的解决方法，它不是基于单个非线性函数，而是基于候选非线性函数空间。将再生核Hilbert函数空间的再生特性引入到代价函数的构造过程，通过在整个再生核Hilbert函数空间的有效搜索，得到独立代价函数的近似值，提高胎儿心电信号提取的鲁棒性。

技术领域

本发明属于母婴医疗健康领域，具体为一种基于核独立分量分析的胎儿心电检测方法。

背景技术

随着现代电子信息科技的日新月异，使得胎儿电子监护迅速普及，成为产科检查中的必备手段。胎心功能的变化是中枢神经系统调节机能的表现，胎儿中枢神经系统是对子宫内环境恶化最缺少储备能力的脏器，即最缺乏对低氧的耐受力，而且它一次受损会留下终生后遗症。胎心电可及时反映胎儿宫内窘迫，随着孕周增加，其表现越明显，例如胎心电ST段的异常改变是判断胎儿缺氧和预后准确可靠的客观指标，持续胎心电监测可协助医师更准确地判断胎儿宫内状态，从胎心电中还可获得真实的瞬时心率，得出胎心率变异的量化参数。

虽然经腹胎心电蕴含信息丰富，实现安全方便，但在临床上并没有普遍开展。胎心电信号要通过羊水、子宫肌层，腹肌及脂肪等组织，传输至体表已非常微弱，且受到母体心电的严重干扰，胎心电幅值仅为10-50μV左右，而母体心电可达800μV；时域波形中胎心电约有 10％-30％与母体心电混叠，频域上两者也大部分重叠；加上诸如母体呼吸、子宫收缩、工频50Hz、非高斯噪声等干扰使得整个腹壁心电信号具有强烈的非平稳性；在心电信号传输过程中还存在非线性畸变的问题。面对以上诸多问题，用常规的信号滤波方法无法提取出清晰稳定的胎儿心电信号。

发明内容

本发明针对上述存在的技术问题，设计一种基于核独立分量分析的胎儿心电检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种基于核独立分量分析的胎儿心电检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：导入多通道心电信号Xⁱ(n),i＝1,2,…,m,n＝1,2,…,N，其中i为通道号，n为样本号，即共有m个通道，每个通道有N个样本；

步骤2：对多通道心电信号Xⁱ(n)进行球化处理，得到信号Zⁱ(n)，使得信号Zⁱ(n)的协方差矩阵成为单位矩阵；

步骤3：由信号Zⁱ(n)计算中心Gram矩阵Gⁱ,i＝1,2,…,m,每个通道的信号计算出其相应的Gram矩阵；

步骤4：由中心Gram矩阵Gⁱ计算代价函数C(W)，其中W是解混系数；

步骤5：最小化代价函数C(W)，求得W的最优值；

步骤6：通过解混系数W提取出胎儿心电信号Yⁱ(n)＝W·Zⁱ(n)。

优选的，所述步骤2中，对多通道心电信号Xⁱ(n)进行球化处理，得到信号Zⁱ(n)，Zⁱ(n)＝Q·Xⁱ(n)，选用的球化矩阵为Q＝2Λ^-1/2·3U，其中Λ和U分别为多通道心电信号Xⁱ(n)协方差矩阵的特征值矩阵和特征向量矩阵

球化处理去除个观测信号之间的相关性。