一種胎心監(jiān)護加速特征參數(shù)的提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物醫(yī)學信號處理領(lǐng)域，具體是一種胎心監(jiān)護中胎心率加速的特征參 數(shù)提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子胎心監(jiān)護作為一種實時獲取胎兒心率信號及母體宮縮信號的宮內(nèi)監(jiān)護技術(shù)， 目前在產(chǎn)科臨床廣泛應(yīng)用。由于胎兒位于母體腹部子宮內(nèi)，胎兒心音信號很容易受到來自 母體、傳感器、以及外界環(huán)境的噪聲的干擾。目前胎心監(jiān)護系統(tǒng)大都應(yīng)用超聲多普勒原理并 采用自相關(guān)算法計算胎兒瞬時心率。胎心率加速作為胎兒電子監(jiān)護圖形中的重要組成部 分，是胎心率快速上升的一種現(xiàn)象，在圖形上表現(xiàn)為持續(xù)時間長度和心率幅值都達到一定 閾值的突起。
[0003]目前對胎心率加速的分析主要是用目測的方法對加速做分類與計數(shù)，對胎心率信 號的加速所含有的信息提取的不夠充分。利用數(shù)字信號處理技術(shù)，對胎心率信號加以數(shù)字 化，可獲取更為客觀的參數(shù)值，有助于得到更為全面的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 現(xiàn)有的技術(shù)方案主要是利用采集到的胎兒心率信號與電子胎心監(jiān)護中加速定義 對胎心率加速做分類與計數(shù)。對產(chǎn)前胎兒的監(jiān)護是一個綜合復雜的過程，以目測的方法獲 取的胎心率信息不夠客觀，且差異性較大，并且僅依靠心率加速的類別劃分和計數(shù)，難以獲 得胎心率fg號的更多彳目息。
[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于胎心率信號的加速特征值提取方法，提 取出的加速特征值命名為單位加速率，該參數(shù)利用胎心監(jiān)護長時間的胎心率數(shù)據(jù)以及胎心 率加速定義計算獲得，具有較明確的生理意義，結(jié)合胎心率加速的分類與計數(shù)能夠從胎心 率信號中獲得更為全面的信息。由此可以改善現(xiàn)有技術(shù)對胎心率信號中信息的獲取較為片 面的情況。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：一種基于胎心率信號的加速參數(shù) 獲取方法，其特征在于：包括信號輸入檢測模塊，加速信號識別提取模塊，單位加速率計算 模塊，加速參數(shù)輸出模塊。胎心率信號輸入后通過預(yù)處理及有效信號的提取，在加速信號識 別提取模塊中計算出基線值，識別并預(yù)處理加速信號，之后在參數(shù)計算模塊計算出單位加 速率和單位時間加速格數(shù)，最后在參數(shù)輸出模塊輸出結(jié)果。
[0007] 所述信號輸入模塊接收實測的胎心監(jiān)護時域胎心率信號f(t)。
[0008] 所述信號檢測模塊，對輸入的時域胎心率信號f(t)進行預(yù)處理，即利用現(xiàn)有技術(shù) 將其分為N段一定時間長度的胎心率信號序列f(k)，每一段胎心率信號序列f(k)中胎心率 值為〇的丟失信號f(k。)，其長度為I(f(k。)），與該段胎心率信號序列長度I(f(k))之比為 信號丟失率= ?挑選出滿足信號丟失率lost小于特定閾值low的胎心率信號
據(jù)不同胎心率加速的定義對加速進行識別，以下為具體識別方法。
[0010] 對于不斷輸入的滿足要求的胎心率信號bpm(k)，如若滿足心率值bpm(k)彡b(k) 成立，則開始計數(shù)，當bpm(k+a_j) <b(k+aj成立時則停止計數(shù)（計數(shù)不包括第a_j個，故有 0, 1，2... (a.「l)共a.j個數(shù)值），此時如果計數(shù)值aPm:且滿足bpm(kr)彡b(kr)+m2 (其中 kfG[k,k+a_廠1]，!!^與m2為特定閾值），則保留該數(shù)值a」以及w」=k+a_廠1 ;如果計數(shù)值a_j <Hi1,則將數(shù)值a,置零。則胎心率加速時間總長度表達式為：
[0012] 其中，bpm(k)為k時刻的胎心率值，b(k)為k時刻的基線值，!!^與m2均為閾值常 數(shù)，可視孕婦特征改變。a,為第j+1個計數(shù)值，w,為保留數(shù)值a,-1時的k時刻?；€是指 除去胎心率加速、減速和顯著變異片段后10分鐘內(nèi)胎心率波動范圍在5bpm內(nèi)的平均胎心 率。
[0013] 胎心率加速總面積表達式為：
[0015] 所述單位加速率計算模塊，利用上面得到的胎心率加速時間總長度L與胎心率加 速總面積S進行計算，得出單位加速率。
[0016] 單位加速率表達式為：
[0018] 其中PAR為單位加速率，表征為在胎心監(jiān)護加速期間的單位時間內(nèi)的胎心率加速 幅值，單位加速率PAR可結(jié)合特定參數(shù)得到胎心監(jiān)護圖中單位時間加速面積所占格數(shù)。
[0019] 單位時間加速面積格數(shù)表達式為：
[0021] 其中SAt為單位時間At內(nèi)的加速面積格數(shù)，Lt為胎心率有效時間總長度，As為 胎心監(jiān)護單個加速格子的面積，該格子長為特定時長，寬為特定心率值。
[0022] 所述加速參數(shù)輸出模塊，將上述計算出的胎心監(jiān)護加速參數(shù)結(jié)果輸出。
[0023] 胎心監(jiān)護加速特征參數(shù)提取的有益效果在于：
[0024] 該方法僅需輸入胎心監(jiān)護的胎心率原始信號，即可在一定精度下獲取多個有關(guān)胎 心加速的參數(shù)。步驟簡單方便，改善了目前關(guān)于胎心率加速的指標較少難以獲得胎心率信 號更多信息的情況。在實際應(yīng)用過程中可減少通過目測方法帶來的誤差，有效提高關(guān)于胎 心監(jiān)護圖的解讀效率。
【附圖說明】
[0025] 圖1為胎心監(jiān)護加速特征參數(shù)提取結(jié)構(gòu)框圖。
[0026] 圖2為胎心監(jiān)護加速特征參數(shù)提取操作流程圖。
[0027] 圖3為胎心率加速彳目號及相關(guān)參數(shù)不意圖。
【具體實施方式】
[0028] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種較為典型的【具體實施方式】進行詳細描述。
[0029] 本發(fā)明的一種典型應(yīng)用場景在于利用胎心監(jiān)護心率信號獲取有關(guān)加速的特征參 數(shù)。由此可以利用現(xiàn)有胎心率信號采集的成熟技術(shù)及豐富的加速特征參數(shù)獲取更為客觀全 面的關(guān)于胎心率信號的信息。
[0030] 如圖1所示，提取過程開始后，首先根據(jù)被測者的孕周選擇相應(yīng)的設(shè)定閾值。以一 位年齡為31周歲，孕周為39周的被測者為例，在步驟Tl中設(shè)定孕周。在步驟T2中根據(jù)設(shè) 定，系統(tǒng)即根據(jù)對不同孕周加速的定義，自動選擇出對應(yīng)人群的設(shè)定閾值，此時!!^為15s，m；； 為 15bpm〇
[0031] 步驟T3中系統(tǒng)開始接收實測胎心率信號，步驟T4對輸入的胎心率信號f(t)進行 分段，計算出每段信號序列f(k)的丟失率lost。
[0032] 在步驟T5中根據(jù)丟失率進行信號有效性判斷，對丟失率lost高于特定閾值low 的原始信號序列予以舍棄。若出現(xiàn)信號序列f(k)舍棄，重新對下一段信號序列f(k+l)進 行計算與判斷。被測者整體信號丟失率為4. 25%。
[0033] 步驟T6對步驟T5中滿足要求的有效信號bpm(k)進行加速部分識別，計算單段加 速部分的持續(xù)時長a,與面積S,，依據(jù)公式：
[0035] 步驟T7中通過對全部信號的處理，計算出胎心率加速時間總長度L與胎心率加速 總面積S，單位加速率PAR，單位時間加速面積格數(shù)取單位時間At為20分鐘，表達式為：
[0040] 經(jīng)計算可得：
[0041] L= 108658Lt= 258728S= 929378PAR= 8. 56SAt= 14. 37
[0042] 步驟T8將上述參數(shù)按照指定格式輸出。
【主權(quán)項】
1. 一種胎心監(jiān)護加速特征參數(shù)的提取方法，其特征在于：包括信號輸入檢測模塊，加 速信號識別提取模塊，單位加速率計算模塊，加速參數(shù)輸出模塊；胎心率信號輸入后通過預(yù) 處理及有效信號的提取，在加速信號識別提取模塊中計算出基線值，識別并預(yù)處理加速信 號，之后在參數(shù)計算模塊計算出單位加速率和單位時間加速格數(shù)，最后在參數(shù)輸出模塊輸 出結(jié)果； 所述信號輸入模塊接收實測的胎心監(jiān)護時域胎心率信號f(t); 所述信號檢測模塊，對輸入的時域胎心率信號f(t)進行預(yù)處理，即利用現(xiàn)有技術(shù)將其 分為N段一定時間長度的胎心率信號序列f(k)，每一段胎心率信號序列f(k)中胎心率值為 〇的丟失信號f(k。)，其長度為I(f(k。)），與該段胎心率信號序列長度I(f(k))之比為信號同胎心率加速的定義對加速進行識別，以下為具體識別方法； 對于不斷輸入的滿足要求的胎心率信號bpm(k)，如若滿足心率值bpm(k)多b(k)成 立，則開始計數(shù)，當bpm(k+a_j) <b(k+a_j)成立時則停止計數(shù)（計數(shù)不包括第a_j個，故有 0, 1，2... (a.「l)共a.j個數(shù)值），此時如果計數(shù)值aPm:且滿足bpm(kr)彡b(kr)+m2 (其中 kfG[k,k+a_廠1]，!!^與m2為特定閾值），則保留該數(shù)值a」以及w」=k+a_廠1 ;如果計數(shù)值a_j <Hi1,則將數(shù)值a,置零；則胎心率加速時間總長度表達式為：其中，bpm(k)為k時刻的胎心率值，b(k)為k時刻的基線值，!!^與m2均為閾值常數(shù)，可 視孕婦特征改變；a,為第j+1個計數(shù)值，w,為保留數(shù)值a,-1時的k時刻；基線是指除去胎心 率加速、減速和顯著變異片段后10分鐘內(nèi)胎心率波動范圍在5bpm內(nèi)的平均胎心率； 胎心率加速總面積表達式為：所述單位加速率計算模塊，利用上面得到的胎心率加速時間總長度L與胎心率加速總 面積S進行計算，得出單位加速率。 單位加速率表達式為：其中PAR為單位加速率，表征為在胎心監(jiān)護加速期間的單位時間內(nèi)的胎心率加速幅 值，單位加速率PAR可結(jié)合特定參數(shù)得到胎心監(jiān)護圖中單位時間加速面積所占格數(shù)； 單位時間加速面積格數(shù)表達式為：其中SAt為單位時間At內(nèi)的加速面積格數(shù)，Lt為胎心率有效時間總長度，As為胎心 監(jiān)護單個加速格子的面積，該格子長為特定時長，寬為特定心率值； 所述加速參數(shù)輸出模塊，將上述計算出的胎心監(jiān)護加速參數(shù)結(jié)果輸出。
【專利摘要】一種基于胎心監(jiān)護中胎心率信號的加速參數(shù)獲取方法，包括信號輸入檢測模塊，加速信號識別提取模塊，單位加速率計算模塊，及加速參數(shù)輸出模塊。其中：信號輸入檢測模塊包括信號預(yù)處理及有效信號提取，加速信號識別提取模塊包括基線的計算，加速信號的識別，加速信號的提取及對加速信號的預(yù)處理，單位加速率計算模塊包括計算單位加速率及單位時間加速格數(shù)。該方法可利用胎心率信號獲取有關(guān)加速的特征參數(shù)，減少目前主要通過目測方法帶來的誤差，有效提高對胎心監(jiān)護圖的解讀效率。
【IPC分類】A61B5/0245, A61B5/0444
【公開號】CN105030231
【申請?zhí)枴緾N201510420283
【發(fā)明人】張松, 李廣飛, 楊琳, 王妍, 李淑芳, 楊益民, 李旭雯
【申請人】北京工業(yè)大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月16日