專利名稱：一種基于胎心電頻譜圖確定胎兒平均心率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種基于胎兒心電頻譜圖確定胎兒平均心率的方法。胎兒在整個(gè)孕期處在非常艱難的生存環(huán)境中，胎心率是胎兒健康狀況的一個(gè)重要指標(biāo)。多普勒超聲方法檢測(cè)胎心率時(shí)，探頭要對(duì)中胎兒心臟，在實(shí)際操作中多有不便，尤其在早期胎心比較小的時(shí)候。在孕婦腹壁體表安放電極采集胎兒心電信號(hào)，據(jù)此確定胎心率的方法，不要求電極對(duì)中胎心，操作較為方便，但也存在信號(hào)信噪比低、穩(wěn)定地獲取胎心率不容易的問(wèn)題。文獻(xiàn)中介紹的基于胎兒心電信號(hào)確定平均胎心率的方法主要是時(shí)域的方法(I)首先從孕婦腹壁檢測(cè)的胎兒心電信號(hào)中分離去主要的干擾成分——母體心電成分，并盡量多地去掉基線漂移等其他干擾成分；(2)去除干擾后的保留信號(hào)波形，被認(rèn)為主要是胎兒心電成分，基于差分閾值法或小波奇異性檢測(cè)等方法，進(jìn)行R波波峰檢測(cè)，利用檢測(cè)的各R 波波峰，計(jì)算瞬時(shí)胎心率，進(jìn)而計(jì)算胎兒平均心率。這樣的時(shí)域方法，實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜；有時(shí)，保留信號(hào)會(huì)殘留有較大母體心電分量，導(dǎo)致胎兒R波波峰檢測(cè)失敗，方法失效。本申請(qǐng)涉及的是基于胎兒心電信號(hào)頻譜圖確定胎兒平均心率的問(wèn)題，不同于以上所述的時(shí)域方法。
背景技術(shù)：
利用胎兒心電信號(hào)頻譜確定胎兒平均心率的方法，其步驟可概括為(I)讀取從孕婦腹壁體表檢測(cè)的胎兒心電信號(hào)，直接制作其幅值譜或功率譜，或者對(duì)其進(jìn)行諸如去干擾、降噪、變換等處理后再制作其幅值譜或功率譜；(2)在幅值譜或功率譜上，從左到右掃尋譜峰，每掃到一個(gè)譜峰，檢查該譜峰頻率的倍頻處是否也存在譜峰，如果存在，并且該譜峰頻率又不對(duì)應(yīng)母體平均心率，則判定該譜峰對(duì)應(yīng)頻率為平均胎心率，否則為偽差譜峰。在頻譜上確定胎兒平均心率方法的原理和在頻譜上確定母體平均心率方法的原理相同，都是利用譜峰的倍頻關(guān)系。但是，確定母體平均心率比較容易，確定胎兒平均心率比較困難，特別是要穩(wěn)定可靠地確定胎兒平均心率很困難，因?yàn)樘悍至客苄?、在頻譜上胎兒分量對(duì)應(yīng)的一組譜峰往往不是很突出，存在很多偽差譜峰。相對(duì)而言，從頻譜上確定胎兒平均心率的比較放心可靠的方法，不是讓計(jì)算機(jī)程序從左到右自動(dòng)掃尋譜峰并自動(dòng)判定一組譜峰頻率是否有倍頻關(guān)系，而是把幅值譜或功率譜圖畫出來(lái)、展現(xiàn)在人機(jī)界面上，由操作者通過(guò)人機(jī)交互來(lái)確定胎兒平均心率。比較容易想到的模式是用眼睛和大腦來(lái)掃尋頻譜圖上的各譜峰，目測(cè)出其頻率成倍數(shù)關(guān)系的一組譜峰，若其肯定不對(duì)應(yīng)母體分量，則選中這組譜峰中最左邊的一個(gè)譜峰，將其對(duì)應(yīng)頻率確定為胎兒平均心率。胎兒心電技術(shù)發(fā)展嚴(yán)重滯后于需求，以上提到的比較容易想到的在頻譜上通過(guò)人機(jī)交互確定胎兒平均心率的方法，雖然簡(jiǎn)單，也未見(jiàn)文獻(xiàn)提到。另一方面，該簡(jiǎn)單方法一旦實(shí)施也會(huì)發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題由于很多時(shí)候胎兒心電分量很弱，在頻譜上對(duì)應(yīng)胎兒的譜峰不是很突出，頻譜上會(huì)存在很多偽差譜峰；此時(shí)，單純用眼睛和大腦來(lái)掃尋頻譜圖上的各譜峰，并且目測(cè)出一組譜峰的頻率是否存在倍數(shù)關(guān)系，操作者會(huì)很累，須仔細(xì)分辨和心算，操作起來(lái)很慢，效率低。參考文獻(xiàn)[ I] Karvouni s, E. C. , C. Papaloukas , et al. " Fetal heart rateextraction from composite maternal ECG using complex continuous wavelettransform." Computers in Cardiology，2004，Vol 31:737-740.[2]Karvounis, E. C.，M. G. Tsipouras, et al. " An automated methodologyfor fetal heart rate extraction from the abdominal electrocardiogram. " IEEETransactions on Information Technolo gy in Biomedicine，2007，11(6) :628-638.[3] S. Kadambe，R. Murray, and G. Faye Boudreaux-Bartels, ^WaveletTransform-Based QRS Complex Detector，，，IEEE Trans, on Biomed. Eng.，vol. 46, no. 7，pp. 838-848，July. 1999.

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的。提出一種基于胎兒心電頻譜圖確定胎兒平均心率的方法，改進(jìn)容易想到的簡(jiǎn)單人機(jī)交互模式，以提高胎兒平均心率的估計(jì)效率，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。技術(shù)方案。本發(fā)明涉及一種基于胎兒心電頻譜圖確定胎兒平均心率的方法，它包括兩個(gè)步驟——⑴讀取從孕婦腹壁檢測(cè)的胎兒心電信號(hào)、制作幅值譜或功率譜圖，⑵在制作的幅值譜或功率譜圖上通過(guò)人機(jī)交互確定胎兒平均心率，其特征是，在第(2)步人機(jī)交互中，在幅值譜或功率譜圖上設(shè)置一組游標(biāo)(須兩個(gè)以上)，它們的頻率坐標(biāo)始終成倍數(shù)關(guān)系，操作者拖動(dòng)這組游標(biāo)中其中一個(gè)時(shí)，組內(nèi)所有游標(biāo)同時(shí)游動(dòng)，并且各游標(biāo)頻率坐標(biāo)保持著始終不變的倍數(shù)關(guān)系。以上方法第(I)步驟中，讀取孕婦腹壁檢測(cè)胎心電信號(hào)后，可直接制作幅值譜或功率譜，也可以對(duì)其進(jìn)行諸如去干擾、降噪、變換等各種處理后再制作其幅值譜或功率譜，此處不構(gòu)成本方案的技術(shù)特征。以上方法第(2)步驟中，由于頻譜圖上設(shè)置了一組始終具有倍頻關(guān)系的游標(biāo)，當(dāng)操作者將最左邊的游標(biāo)移至一個(gè)譜峰時(shí)，則其他游標(biāo)正好位于該譜峰頻率的倍頻處，非常容易觀察倍頻處是否也有譜峰；當(dāng)發(fā)現(xiàn)一組譜峰的頻率正好具有倍數(shù)關(guān)系，又不對(duì)應(yīng)母體心電分量時(shí)，可將最左邊譜峰的頻率確定為胎兒平均心率。人的眼睛和大腦擅長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)識(shí)別一個(gè)頻譜圖上的譜峰，但很不擅長(zhǎng)測(cè)算譜峰頻率之間是否存在倍數(shù)關(guān)系。前面提到的容易想到的簡(jiǎn)單人機(jī)交互模式，需要用人的眼睛和大腦來(lái)測(cè)算譜峰頻率之間是否存在倍數(shù)關(guān)系，這是方法低效的根源；但是，本技術(shù)方案采用了新的交互模式，不再需要人的眼睛和大腦來(lái)測(cè)算譜峰頻率之間是否是倍數(shù)關(guān)系，把人工測(cè)算一組譜峰頻率是否成倍數(shù)關(guān)系的問(wèn)題變成了頻率坐標(biāo)成倍數(shù)關(guān)系的一組游標(biāo)是否都經(jīng)過(guò)譜峰的認(rèn)定問(wèn)題，簡(jiǎn)言之，把一個(gè)計(jì)算問(wèn)題變成了一個(gè)眼睛和大腦擅長(zhǎng)的單純的識(shí)別問(wèn)題。本技術(shù)方案反映了人機(jī)交互確定平均心率的本質(zhì)需要，是客觀規(guī)律的自覺(jué)利用。有益效果。
目前，尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道基于胎兒心電頻譜圖人機(jī)交互確定胎兒平均心率的方法；當(dāng)然，基于在胎兒心電頻譜圖上設(shè)置一組有倍頻關(guān)系的游標(biāo)來(lái)人機(jī)交互確定胎兒平均心率的方案更是未見(jiàn)報(bào)道。因此，本技術(shù)方案具有新穎性。經(jīng)大量測(cè)試，本技術(shù)方案在胎兒心電頻譜圖上設(shè)置一組有倍頻關(guān)系的游標(biāo)這一做法，與容易想到的簡(jiǎn)單人機(jī)交互方法相比，可提高胎兒平均心率的確定效率5倍以上。因此，提出的方法有實(shí)用性，有實(shí)質(zhì)進(jìn)展。


圖1，本發(fā)明基于胎兒心電頻譜圖確定胎兒平均心率的步驟及特征。圖2，一腹壁實(shí)測(cè)胎兒心電信號(hào)的波形圖。
圖3，幅值譜圖及經(jīng)過(guò)母體平均心率處譜峰的一組游標(biāo)示意圖。圖4，幅值譜圖及經(jīng)過(guò)一偽差譜峰的一組游標(biāo)示意圖。圖5，幅值譜圖及經(jīng)過(guò)胎兒平均心率處譜峰的一組游標(biāo)示意圖。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例)在醫(yī)院對(duì)某一孕婦用日本光電標(biāo)準(zhǔn)12導(dǎo)心電圖機(jī)——ECG-1350P將電極置于腹壁測(cè)了一組數(shù)據(jù)，采樣率500Hz。首先，讀取從孕婦腹壁檢測(cè)的一個(gè)導(dǎo)聯(lián)信號(hào)的胎兒心電信號(hào)，選擇以0.5Hz到IOOHz為通帶的帶通濾波器去除基線漂移作為預(yù)處理，去除基線漂移后的信號(hào)波形圖見(jiàn)圖2所示，圖中橫軸為時(shí)間軸，時(shí)間刻度0、1、…、8的單位為秒；然后制作信號(hào)幅值譜，見(jiàn)圖3、圖4、圖5所示。在圖3、圖4、圖5幅值譜中，橫坐標(biāo)均為頻率軸，頻率刻度0、0. 5、I、I. 5、…、10的單位為Hz。在制作的幅值譜圖上設(shè)置了一組游標(biāo)(此處為三個(gè))，見(jiàn)圖3、圖4、圖5中的三根豎線、它們的頻率坐標(biāo)始終成倍數(shù)關(guān)系。操作者從幅值譜圖左邊開(kāi)始向右拖動(dòng)游標(biāo)，首先將游標(biāo)落到第一個(gè)譜峰及其倍頻位置處，見(jiàn)圖3所示，發(fā)現(xiàn)正好對(duì)應(yīng)3個(gè)譜峰，則易斷定此組譜峰中的第I個(gè)譜峰對(duì)應(yīng)母體平均心率；繼續(xù)向右移動(dòng)游標(biāo)，將游標(biāo)落到第2個(gè)譜峰及其倍頻位置處，見(jiàn)圖4所示，發(fā)現(xiàn)后面的兩個(gè)游標(biāo)沒(méi)有對(duì)上譜峰，可斷定此譜峰為I個(gè)偽差譜峰；繼續(xù)向右移動(dòng)游標(biāo)，將游標(biāo)落到第3個(gè)譜峰及其倍頻位置處，見(jiàn)圖5所示，可發(fā)現(xiàn)后面的兩個(gè)游標(biāo)也對(duì)上了譜峰，說(shuō)明該組游標(biāo)所指譜峰是對(duì)應(yīng)胎兒心電的，則可將此時(shí)左邊第I個(gè)游標(biāo)指向的頻率確定為胎兒平均心率。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種基于胎兒心電頻譜圖確定胎兒平均心率的方法，它包括兩個(gè)步驟一⑴讀取從孕婦腹壁檢測(cè)的胎兒心電信號(hào)、制作幅值譜或功率譜圖，⑵在制作的幅值譜或功率譜圖上通過(guò)人機(jī)交互確定胎兒平均心率，其特征是，在第(2)步人機(jī)交互中，在幅值譜或功率譜圖上設(shè)置一組游標(biāo)(須兩個(gè)以上)，它們的頻率坐標(biāo)始終成倍數(shù)關(guān)系，操作者拖動(dòng)這組游標(biāo)中其中一個(gè)時(shí)，組內(nèi)所有游標(biāo)同時(shí)游動(dòng)，并且各游標(biāo)頻率坐標(biāo)保持著始終不變的倍數(shù)關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于胎兒心電頻譜圖確定胎兒平均心率的方法，它包括兩個(gè)步驟(1)讀取從孕婦腹壁檢測(cè)的胎兒心電信號(hào)、制作幅值譜或功率譜圖，(2)在制作的幅值譜或功率譜圖上通過(guò)人機(jī)交互確定胎兒平均心率，其特征是，在第(2)步人機(jī)交互中，在幅值譜或功率譜圖上設(shè)置一組游標(biāo)(須兩個(gè)以上)，它們的頻率坐標(biāo)始終成倍數(shù)關(guān)系，操作者拖動(dòng)這組游標(biāo)中其中一個(gè)時(shí)，組內(nèi)所有游標(biāo)同時(shí)游動(dòng)，并且各游標(biāo)頻率坐標(biāo)總保持著始終不變的倍數(shù)關(guān)系。該方法將人工測(cè)算一組譜峰頻率是否成倍數(shù)關(guān)系的問(wèn)題變成了頻率坐標(biāo)成倍數(shù)關(guān)系的一組游標(biāo)是否都經(jīng)過(guò)譜峰的認(rèn)定問(wèn)題，可提高胎兒平均心率的確定效率5倍以上。
文檔編號(hào)A61B5/0444GK102715897SQ201210245589
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者劉紅星, 劉鐵兵, 寧新寶, 張潔敏, 李萍, 湯黎明, 石立娟, 管群, 肇瑩, 閆華文 申請(qǐng)人:南京大學(xué)