一种基于非负盲分离胎儿心电特征信号提取方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105310688A(43)申请公布日2016.02.10(21)申请号201510741880.2(22)申请日2015.11.02(71)申请人广东工业大学地址510006广东省广州市番禺区广州大学城外环西路100号(72)发明人谢侃蔡坤谢胜利严文鸿(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人林丽明(51)Int.Cl.A61B5/0444(2006.01)A61B5/0456(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种基于非负盲分离胎儿心电特征信号提取方法(57)摘要本发明提出了一种基于非负盲分离的胎儿心电特征信号提取方法，包括以下步骤：1）在母体腹部采集一路母亲和胎儿心电混合的观测信号；2）利用模板匹配法消除母亲心电信号，得到纯净的胎儿心电信号；3）提取多个胎儿心电信号；4）将每一个胎儿心电信号变换到非负时频域，并把其拼成一个矩阵；5）利用非负矩阵分解对合成矩阵进行盲分离，从而分离出胎儿心电的R波特征信号。本发明的方法克服了以往的胎儿心电信号处理中往往只进行胎儿心电提取或心率检测等宏观处理的缺点，对每一个胎儿心电信号的特征信号进行提取，更有利于医护人员对胎儿心电信号的每一个特征变化进行临床的监护和研究。CN105310688ACN105310688A权利要求书1/1页1.一种基于非负盲分离的胎儿心电特征信号提取方法，其特征在于包括以下步骤：1）在母体腹部采集一路母亲和胎儿心电混合的观测信号；2）利用模板匹配法消除母亲心电信号，得到纯净的胎儿心电信号；3）提取多个胎儿心电信号；4）将每一个胎儿心电信号变换到非负时频域，并把其拼成一个矩阵；5）利用非负矩阵分解对合成矩阵进行盲分离，从而分离出胎儿心电的R波特征信号。2.根据权利要求1所述的基于非负盲分离的胎儿心电特征信号提取方法，其特征在于上述步骤3)包括如下步骤：31）在步骤2）所得到的纯净胎儿心电信号的基础上，利用基于阈值的方法识别出胎儿心电的R波位置；32）截取多个胎儿心电信号。3.根据权利要求1所述的基于非负盲分离的胎儿心电特征信号提取方法，其特征在于上述步骤4)包括如下步骤：41）将步骤32）所截取到的多个胎儿心电信号分别变换到时频域，得到多个Hilbert-Huang谱；42）将步骤41）所得到的Hilbert-Huang谱分别与其共轭复数相乘，得到非负Hilbert-Huang谱；43）将步骤42）得到的多个非负Hilbert-Huang谱拼成一个矩阵。4.根据权利要求1所述的基于非负盲分离的胎儿心电特征信号提取方法，其特征在于上述步骤5)包括如下步骤：51）利用非负矩阵分解的方法对步骤43）中所得到的合成矩阵进行盲分离，从而分离出非负时频特征信号；52）从步骤51）中所得到的非负时频特征信号中提取出特征分量，则该分量为胎儿心电的R波特征信号。2CN105310688A说明书1/4页一种基于非负盲分离胎儿心电特征信号提取方法技术领域[0001]本发明是一种基于非负盲分离胎儿心电特征信号提取方法，属于医疗器械领域。背景技术[0002]随着科学技术的进步和人民生活水平的提高，在当今临床医疗领域，对母体中的胎儿状况进行有效监测的需求越来越旺盛。随之而来的是各种胎儿监护方法的出现。其中胎儿心电图是一种重要的胎儿监护手段，是指从母体腹部表面通过电极进行胎儿心电采集的一种技术，该技术由于其无创性和安全性，现已得到了广泛的应用，是一种检测胎儿在子宫内健康状况的重要方法，能够反映胎儿心脏的全貌。健康的胎儿随子宫内环境的不同时刻发生着微妙的变化，而且胎儿心率的变化是循环系统和中枢神经系统机能调节的表现，因此在围产期对胎儿进行胎心率检测可以了解胎儿在子宫内的重要监护指标。[0003]但是，在胎儿心电信号检测的实际应用中，从母亲腹部表面采集的心电信号是混叠有母亲心电信号、胎儿心电信号、肌电信号(EMG)、体表子宫电信号(EHG)以及各种噪声。在时域上这些信号混叠在一起，特别是母亲心电信号，由于幅度比较大，对胎儿心电信号的观察造成很大影响。这样从混叠的源信号中提取出胎儿心电信号显得非常重要。[0004]而现有胎儿心电信号处理一般只是从母体腹壁信号中提取胎儿心电信号，如使用相干平均、自相关和互相关、自适应滤波、基于奇异值分解和主分量分析等方法来对胎儿心电信号进行分离。但是，这些方法往往对胎儿心电进行提取后，只进行了心率提取等宏观上的分析研究，而忽略了每一个胎儿心电的信号特征。这些特征信号往往包含了重要的临床医疗信息，能够给予医护人员对围产期胎儿的监护带来极大的帮助。[0005]非负矩阵分解(NonnegativeMatrixFactorization，NMF)是近