本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種胎兒心電信號盲提取方法和裝置。

背景技術(shù)：

目前，隨著人們生活水平提高，人們越來越重視胎兒的健康，胎兒心電圖是一種重要的胎兒監(jiān)護手段，是一種檢測胎兒在子宮內(nèi)健康狀況的重要方法，能夠反應(yīng)胎兒心臟的全貌。所謂胎兒心電圖是指消除了干擾噪聲后的胎兒心電信號的完整波形，有了胎兒心電圖，不僅可以知道胎心率，而且可以知道其s-t段、pqrs時限等參數(shù)，并可以及時發(fā)現(xiàn)胎兒的一些病理情況：宮內(nèi)缺氧、胎心率不齊、胎心率失常、胎心早搏、胎兒窘迫、s-t段改變、pqrs時限增寬、先天性心臟病等，由此可見，胎兒心電圖分離提取是了解胎兒在子宮內(nèi)的重要監(jiān)護指標(biāo)。

現(xiàn)有技術(shù)中，用于獲取胎兒心電圖的胎心監(jiān)護設(shè)備，主要包括心電放大器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換(a/d)與存儲模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。其中，心電放大器模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換與存儲模塊構(gòu)成胎心電監(jiān)護設(shè)備的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，胎心電監(jiān)護設(shè)備的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)與普通個人心電監(jiān)護設(shè)備數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的原理和方法基本相同。從孕婦腹壁采集的心電信號，不僅包括了胎兒心電成分，還包括了母體心電成分和其他干擾噪聲，而且占主要地位的是母體心電成分和其他干擾噪聲，胎兒心電被淹沒其中。常見的噪聲干擾有工頻干擾、呼吸、肌電等引起的噪聲，其中最主要的干擾是母體心電信號，它給醫(yī)學(xué)診斷帶來極大的困難，因此研究如何準(zhǔn)確的把胎兒心電從母體腹部表面拾取的信噪比極低的母胎混疊心電信號中提取出來對胎兒健康監(jiān)控有著重要意義。

現(xiàn)有技術(shù)中有一種非負(fù)盲分離胎兒心電提取方式，然而，這種方式消除母體心電成分的效果差，非負(fù)矩陣盲分離得到的胎兒心電區(qū)分度不夠。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種胎兒心電信號盲提取方法和裝置，能夠得到更加精確的胎兒心電圖，以便于專家更準(zhǔn)確的分析診斷，并及時的反饋給孕婦及家屬，給出專業(yè)的建議以及指導(dǎo)，讓孕婦及家屬可以更好的保護胎兒的健康成長。

本發(fā)明提供的一種胎兒心電信號盲提取方法，包括：

同時采集孕婦的脈搏信號和孕婦腹壁的混合心電信號；

對所述脈搏信號和所述混合心電信號進行預(yù)處理；

利用有約束的nmf盲信號分離方式，利用預(yù)處理之后的脈搏信號消除所述預(yù)處理之后的混合心電信號中的母體心電成分，得到胎兒心電信號。

優(yōu)選的，在上述胎兒心電信號盲提取方法中，在所述得到胎兒心電信號之后，還包括：

傳輸并顯示所述胎兒心電信號。

優(yōu)選的，在上述胎兒心電信號盲提取方法中，所述同時采集孕婦的脈搏信號和孕婦腹壁的混合心電信號之后，還包括：

對所述脈搏信號和所述混合心電信號進行濾波、放大和a/d轉(zhuǎn)換。

優(yōu)選的，在上述胎兒心電信號盲提取方法中，所述對所述混合心電信號進行預(yù)處理包括：

去除所述混合心電信號中的基線漂移和工頻干擾噪聲。

優(yōu)選的，在上述胎兒心電信號盲提取方法中，所述利用有約束的nmf盲信號分離方式，利用預(yù)處理之后的脈搏信號消除所述預(yù)處理之后的混合心電信號中的母體心電成分，得到胎兒心電信號包括：

將所述預(yù)處理之后的混合心電信號變換到時頻域；

將所述預(yù)處理之后的脈搏信號作為約束，利用nmf盲信號分離方式，將所述預(yù)處理后的混合心電信號中的胎兒心電信號分離出來。

本發(fā)明提供的一種胎兒心電信號盲提取裝置，包括：

采集部件，用于同時采集孕婦的脈搏信號和孕婦腹壁的混合心電信號；

預(yù)處理部件，用于對所述脈搏信號和所述混合心電信號進行預(yù)處理；

分離部件，用于利用有約束的nmf盲信號分離方式，利用預(yù)處理之后的脈搏信號消除所述預(yù)處理之后的混合心電信號中的母體心電成分，得到胎兒心電信號。

優(yōu)選的，在上述胎兒心電信號盲提取裝置中，還包括：

傳輸和顯示部件，用于傳輸并顯示所述胎兒心電信號。

優(yōu)選的，在上述胎兒心電信號盲提取裝置中，還包括：

濾波放大和轉(zhuǎn)換部件，用于對所述脈搏信號和所述混合心電信號進行濾波、放大和a/d轉(zhuǎn)換。

優(yōu)選的，在上述胎兒心電信號盲提取裝置中，所述預(yù)處理部件用于去除所述混合心電信號中的基線漂移和工頻干擾噪聲。

優(yōu)選的，在上述胎兒心電信號盲提取裝置中，所分離部件包括：

變換單元，用于將所述預(yù)處理之后的混合心電信號變換到時頻域；

分離單元，用于將所述預(yù)處理之后的脈搏信號作為約束，利用nmf盲信號分離方式，將所述預(yù)處理后的混合心電信號中的胎兒心電信號分離出來。

通過上述描述可知，本發(fā)明提供的上述胎兒心電信號盲提取方法和裝置，由于該方法包括同時采集孕婦的脈搏信號和孕婦腹壁的混合心電信號；對所述脈搏信號和所述混合心電信號進行預(yù)處理；利用有約束的nmf盲信號分離方式，利用預(yù)處理之后的脈搏信號消除所述預(yù)處理之后的混合心電信號中的母體心電成分，得到胎兒心電信號，因此能夠得到更加精確的胎兒心電圖，以便于專家更準(zhǔn)確的分析診斷，并及時的反饋給孕婦及家屬，給出專業(yè)的建議以及指導(dǎo)，讓孕婦及家屬可以更好的保護胎兒的健康成長。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實施例提供的第一種胎兒心電信號盲提取方法的示意圖；

圖2為本申請實施例提供的第一種胎兒心電信號盲提取裝置的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的核心思想在于提供一種胎兒心電信號盲提取方法和裝置，能夠得到更加精確的胎兒心電圖，以便于專家更準(zhǔn)確的分析診斷，并及時的反饋給孕婦及家屬，給出專業(yè)的建議以及指導(dǎo)，讓孕婦及家屬可以更好的保護胎兒的健康成長。

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本申請實施例提供的第一種胎兒心電信號盲提取方法如圖1所示，圖1為本申請實施例提供的第一種胎兒心電信號盲提取方法的示意圖，該方法包括如下步驟：

s1：同時采集孕婦的脈搏信號和孕婦腹壁的混合心電信號；

具體的，可以采用脈搏傳感器采集孕婦的脈搏信號，通過前置放大電路、低通濾波、高通濾波以及后置放大電路得到脈搏信號，并以非侵入式方式采集孕婦腹壁的混合心電信號，通過前置放大電路，將微弱的心電信號高保真放大，并通過低通濾波、高通濾波及50hz陷波濾除干擾最后得到純凈的心電信號，對孕婦和胎兒不會造成任何傷害。

s2：對所述脈搏信號和所述混合心電信號進行預(yù)處理，用于去掉容易消除的基線漂移，工頻干擾等噪聲；

s3：利用有約束的nmf盲信號分離方式，利用預(yù)處理之后的脈搏信號消除所述預(yù)處理之后的混合心電信號中的母體心電成分，得到胎兒心電信號。

需要說明的是，利用該步驟對采集到的信號進行處理，從采集到的孕婦腹壁混合心電信號中提取出胎兒心電信號并存儲，以便于接下來的遠(yuǎn)程傳輸。此處利用nmf盲分離技術(shù)，主要是因為經(jīng)典的算法例如ica、sca對于信號的獨立性以及稀疏性都有一定的約束，而nmf盲分離并沒有這些要求，對于非獨立，非稀疏的信號都能夠有效地進行分離。

通過上述描述可知，本申請實施例提供的第一種胎兒心電信號盲提取方法，由于包括同時采集孕婦的脈搏信號和孕婦腹壁的混合心電信號；對所述脈搏信號和所述混合心電信號進行預(yù)處理；利用有約束的nmf盲信號分離方式，利用預(yù)處理之后的脈搏信號消除所述預(yù)處理之后的混合心電信號中的母體心電成分，得到胎兒心電信號，因此能夠得到更加精確的胎兒心電圖，以便于專家更準(zhǔn)確的分析診斷，并及時的反饋給孕婦及家屬，給出專業(yè)的建議以及指導(dǎo)，讓孕婦及家屬可以更好的保護胎兒的健康成長。

本申請實施例提供的第二種胎兒心電信號盲提取方法，是在上述第一種胎兒心電信號盲提取方法的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

在所述得到胎兒心電信號之后，還包括：

傳輸并顯示所述胎兒心電信號。

具體的，可以利用無線發(fā)射器將處理后的信號傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)，再由醫(yī)生通過醫(yī)院的計算機接收信號，進行分析診斷，之后通過pc端或移動終端上的軟件模塊和孕婦及家屬進行交流反饋，讓孕婦及家屬了解自己胎兒的健康情況，醫(yī)生將診斷之后的結(jié)果上傳，并給孕婦以及家屬專業(yè)性的指導(dǎo)以及建議。另外，醫(yī)生和孕婦以及家屬可以通過移動終端登錄相關(guān)軟件，以實現(xiàn)互相之間的交流。

本申請實施例提供的第三種胎兒心電信號盲提取方法，是在上述第一種胎兒心電信號盲提取方法的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述同時采集孕婦的脈搏信號和孕婦腹壁的混合心電信號之后，還包括：

對所述脈搏信號和所述混合心電信號進行濾波、放大和a/d轉(zhuǎn)換。

需要說明的是，對信號進行濾波、放大以及a/d轉(zhuǎn)換，就便于對采集得到的信號進行進一步處理。

本申請實施例提供的第四種胎兒心電信號盲提取方法，是在上述第一種胎兒心電信號盲提取方法的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述對所述混合心電信號進行預(yù)處理包括：

去除所述混合心電信號中的基線漂移和工頻干擾噪聲。

需要說明的是，由非侵入式方式采集到的腹壁心電信號中，不僅母體心電成分過大，還有基線漂移、工頻干擾等噪聲，胎兒心電信號信噪比非常低，所以在分析診斷的過程中很大程度的依賴醫(yī)生的經(jīng)驗，但在經(jīng)過該步驟的處理后，胎兒心電信號就能清晰的展現(xiàn)給醫(yī)生，很大程度上方便了醫(yī)生的診斷，提高了診斷的準(zhǔn)確性。

本申請實施例提供的第五種胎兒心電信號盲提取方法，是在上述第一種至第四種胎兒心電信號盲提取方法中任一種的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述利用有約束的nmf盲信號分離方式，利用預(yù)處理之后的脈搏信號消除所述預(yù)處理之后的混合心電信號中的母體心電成分，得到胎兒心電信號包括：

將所述預(yù)處理之后的混合心電信號變換到時頻域；

將所述預(yù)處理之后的脈搏信號作為約束，利用nmf盲信號分離方式，將所述預(yù)處理后的混合心電信號中的胎兒心電信號分離出來。

具體步驟如下：

由預(yù)處理模塊處理后的混合心電信號以矩陣的形式儲存。

v＝(v1,v2,...,vn)為預(yù)處理后的混合心電信號，v＝wh，其中，h為胎兒心電信號，但其中仍有部分母體心電成分，記為h1，胎兒心電信號記為h2，由脈搏傳感器采集到的脈搏信號記為h3。利用脈搏信號h3做為約束，使分離出來的信號向量h1與之匹配，可以利用上述公式構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)：

λ為平衡系數(shù)。

進行nmf盲分離的公式為：

運用上述梯度下降法的迭代公式，得到h1，h2，即分離出的母體心電信號和胎兒心電信號。

本申請實施例提供的第一種胎兒心電信號盲提取裝置如圖2所示，圖2為本申請實施例提供的第一種胎兒心電信號盲提取裝置的示意圖，該裝置包括：

采集部件201，用于同時采集孕婦的脈搏信號和孕婦腹壁的混合心電信號，具體的，可以采用脈搏傳感器采集孕婦的脈搏信號，通過前置放大電路、低通濾波、高通濾波以及后置放大電路得到脈搏信號，并以非侵入式方式采集孕婦腹壁的混合心電信號，通過前置放大電路，將微弱的心電信號高保真放大，并通過低通濾波、高通濾波及50hz陷波濾除干擾最后得到純凈的心電信號，對孕婦和胎兒不會造成任何傷害；

預(yù)處理部件202，用于對所述脈搏信號和所述混合心電信號進行預(yù)處理，用于去掉容易消除的基線漂移，工頻干擾等噪聲；

分離部件203，用于利用有約束的nmf盲信號分離方式，利用預(yù)處理之后的脈搏信號消除所述預(yù)處理之后的混合心電信號中的母體心電成分，得到胎兒心電信號，需要說明的是，利用該分離部件對采集到的信號進行處理，從采集到的孕婦腹壁混合心電信號中提取出胎兒心電信號并存儲，以便于接下來的遠(yuǎn)程傳輸。此處利用nmf盲分離技術(shù)，主要是因為經(jīng)典的算法例如ica、sca對于信號的獨立性以及稀疏性都有一定的約束，而nmf盲分離并沒有這些要求，對于非獨立，非稀疏的信號都能夠有效地進行分離。

本申請實施例提供的第二種胎兒心電信號盲提取裝置，是在上述第一種胎兒心電信號盲提取裝置的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

傳輸和顯示部件，用于傳輸并顯示所述胎兒心電信號。

具體的，可以利用無線發(fā)射器將處理后的信號傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)，再由醫(yī)生通過醫(yī)院的計算機接收信號，進行分析診斷，之后通過pc端或移動終端上的軟件模塊和孕婦及家屬進行交流反饋，讓孕婦及家屬了解自己胎兒的健康情況，醫(yī)生將診斷之后的結(jié)果上傳，并給孕婦以及家屬專業(yè)性的指導(dǎo)以及建議。另外，醫(yī)生和孕婦以及家屬可以通過移動終端登錄相關(guān)軟件，以實現(xiàn)互相之間的交流。

本申請實施例提供的第三種胎兒心電信號盲提取裝置，是在上述第一種胎兒心電信號盲提取裝置的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

濾波放大和轉(zhuǎn)換部件，用于對所述脈搏信號和所述混合心電信號進行濾波、放大和a/d轉(zhuǎn)換。

需要說明的是，對信號進行濾波、放大以及a/d轉(zhuǎn)換，就便于對采集得到的信號進行進一步處理。

本申請實施例提供的第四種胎兒心電信號盲提取裝置，是在上述第一種胎兒心電信號盲提取裝置的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述預(yù)處理部件用于去除所述混合心電信號中的基線漂移和工頻干擾噪聲。

需要說明的是，由非侵入式方式采集到的腹壁心電信號中，不僅母體心電成分過大，還有基線漂移、工頻干擾等噪聲，胎兒心電信號信噪比非常低，所以在分析診斷的過程中很大程度的依賴醫(yī)生的經(jīng)驗，但在經(jīng)過該處理后，胎兒心電信號就能清晰的展現(xiàn)給醫(yī)生，很大程度上方便了醫(yī)生的診斷，提高了診斷的準(zhǔn)確性。

本申請實施例提供的第五種胎兒心電信號盲提取裝置，是在上述第一種至第四種胎兒心電信號盲提取裝置中任一種的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所分離部件包括：

變換單元，用于將所述預(yù)處理之后的混合心電信號變換到時頻域；

分離單元，用于將所述預(yù)處理之后的脈搏信號作為約束，利用nmf盲信號分離方式，將所述預(yù)處理后的混合心電信號中的胎兒心電信號分離出來。

綜上所述，利用本申請實施例提供的上述方法和裝置，在盲分離過程中引入脈搏信號作為約束，從而使胎兒心電信號的分離更為精確。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。