一种利用单通道母体腹部心电信号提取胎儿心电信号的新技术
2021-11-04王文波钱龙
湖南大学学报(自然科学版) 2021年10期
王文波,钱龙
(武汉科技大学 理学院,湖北 武汉 430065)
据统计,全世界每年发生260 多万例死产,其中45%以上病例发生于孕妇分娩期间,因此产前胎儿健康检测具有重要的生理学意义[1].通过在孕妇分娩前对胎儿心电信号进行检测,并分析其波形,可以高效评估胎儿在子宫内的生长发育情况,从而降低围产儿的死亡率和发病率[2-3].目前,多采用无创的非入侵式检测方法对胎儿健康进行检查[4-5].
非入侵式检测方法是使用多导联置电极技术分别记录孕妇胸部和腹壁混合信号,然后将胎儿心电信号从孕妇腹壁混合信号中分离出来.然而由腹壁电极所采集的信号普遍包含较多的噪声:导联电极干扰、母体心电活动干扰、基线漂移[6]等,因此,如何有效抑制各种噪声从而分离出纯净的胎儿心电信号成为一个国内外学者研究的热点问题.
为了消除各种背景干扰和母体心电成分,国内外学者已经提出了一系列从腹壁混合信号中获取胎儿心电信号的方法:盲源提取技术[7-8]是假设各个源信号未知的情况下,只提取出胎儿心电信号,但该技术对时间延迟周期的依赖性较大,其性能具有局限性;独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)技术[9]在假定各信号成分统计独立的基础上建立ICA 模型,该算法一般采用梯度法对分离矩阵自适应寻优,且需要严格设定初始分离矩阵和步长,使得该技术容易陷入局部最优,导致分离的胎儿心电信号精度不高[10];自适应滤波法[11]计算量小且易于收敛,但该算法不能有效提取出母体心电和胎儿心电重合部分的胎儿心电信号;……
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