一种胎心监护加速特征参数的提取方法技术

一种基于胎心监护中胎心率信号的加速参数获取方法，包括信号输入检测模块，加速信号识别提取模块，单位加速率计算模块，及加速参数输出模块。其中：信号输入检测模块包括信号预处理及有效信号提取，加速信号识别提取模块包括基线的计算，加速信号的识别，加速信号的提取及对加速信号的预处理，单位加速率计算模块包括计算单位加速率及单位时间加速格数。该方法可利用胎心率信号获取有关加速的特征参数，减少目前主要通过目测方法带来的误差，有效提高对胎心监护图的解读效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医学信号处理领域，具体是一种胎心监护中胎心率加速的特征参 数提取方法。
技术介绍
电子胎心监护作为一种实时获取胎儿心率信号及母体宫缩信号的宫内监护技术， 目前在产科临床广泛应用。由于胎儿位于母体腹部子宫内，胎儿心音信号很容易受到来自 母体、传感器、以及外界环境的噪声的干扰。目前胎心监护系统大都应用超声多普勒原理并 采用自相关算法计算胎儿瞬时心率。胎心率加速作为胎儿电子监护图形中的重要组成部 分，是胎心率快速上升的一种现象，在图形上表现为持续时间长度和心率幅值都达到一定 阈值的突起。目前对胎心率加速的分析主要是用目测的方法对加速做分类与计数，对胎心率信 号的加速所含有的信息提取的不够充分。利用数字信号处理技术，对胎心率信号加以数字 化，可获取更为客观的参数值，有助于得到更为全面的信息。
技术实现思路
现有的技术方案主要是利用采集到的胎儿心率信号与电子胎心监护中加速定义 对胎心率加速做分类与计数。对产前胎儿的监护是一个综合复杂的过程，以目测的方法获 取的胎心率信息不够客观，且差异性较大，并且仅依靠心率加速的类别划分和计数，难以获 得胎心率fg号的更多彳目息。 为解决上述问题，本专利技术提出了一种基于胎心率信号的加速特征值提取方法，提 取出的加速特征值命名为单位加速率，该参数利用胎心监护长时间的胎心率数据以及胎心 率加速定义计算获得，具有较明确的生理意义，结合胎心率加速的分类与计数能够从胎心 率信号中获得更为全面的信息。由此可以改善现有技术对胎心率信号中信息的获取较为片 面的情况。 为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种基于胎心率信号的加速参数 获取方法，其特征在于：包括信号输入检测模块，加速信号识别提取模块，单位加速率计算 模块，加速参数输出模块。胎心率信号输入后通过预处理及有效信号的提取，在加速信号识 别提取模块中计算出基线值，识别并预处理加速信号，之后在参数计算模块计算出单位加 速率和单位时间加速格数，最后在参数输出模块输出结果。 所述信号输入模块接收实测的胎心监护时域胎心率信号f(t)。 所述信号检测模块，对输入的时域胎心率信号f(t)进行预处理，即利用现有技术 将其分为N段一定时间长度的胎心率信号序列f(k)，每一段胎心率信号序列f(k)中胎心率 值为〇的丢失信号f(k。)，其长度为I(f(k。)），与该段胎心率信号序列长度I(f(k))之比为 信号丢失率= ?挑选出满足信号丢失率lost小于特定阈值low的胎心率信号据不同胎心率加速的定义对加速进行识别，以下为具体识别方法。 对于不断输入的满足要求的胎心率信号bpm(k)，如若满足心率值bpm(k)彡b(k) 成立，则开始计数，当bpm(k+a_j) <b(k+aj成立时则停止计数（计数不包括第a_j个，故有 0, 1，2... (a.「l)共a.j个数值），此时如果计数值aPm:且满足bpm(kr)彡b(kr)+m2 (其中 kfG，!!^与m2为特定阈值），则保留该数值a」以及w」=k+a_厂1 ;如果计数值a_j <Hi1,则将数值a,置零。则胎心率加速时间总长度表达式为： 其中，bpm(k)为k时刻的胎心率值，b(k)为k时刻的基线值，!!^与m2均为阈值常 数，可视孕妇特征改变。a,为第j+1个计数值，w,为保留数值a,-1时的k时刻。基线是指 除去胎心率加速、减速和显著变异片段后10分钟内胎心率波动范围在5bpm内的平均胎心 率。 胎心率加速总面积表达式为： 所述单位加速率计算模块，利用上面得到的胎心率加速时间总长度L与胎心率加 速总面积S进行计算，得出单位加速率。 单位加速率表达式为： 其中PAR为单位加速率，表征为在胎心监护加速期间的单位时间内的胎心率加速 幅值，单位加速率PAR可结合特定参数得到胎心监护图中单位时间加速面积所占格数。 单位时间加速面积格数表达式为： 其中SAt为单位时间At内的加速面积格数，Lt为胎心率有效时间总长度，As为 胎心监护单个加速格子的面积，该格子长为特定时长，宽为特定心率值。 所述加速参数输出模块，将上述计算出的胎心监护加速参数结果输出。 胎心监护加速特征参数提取的有益效果在于： 该方法仅需输入胎心监护的胎心率原始信号，即可在一定精度下获取多个有关胎 心加速的参数。步骤简单方便，改善了目前关于胎心率加速的指标较少难以获得胎心率信 号更多信息的情况。在实际应用过程中可减少通过目测方法带来的误差，有效提高关于胎 心监护图的解读效率。【附图说明】 图1为胎心监护加速特征参数提取结构框图。 图2为胎心监护加速特征参数提取操作流程图。 图3为胎心率加速彳目号及相关参数不意图。【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术的一种较为典型的【具体实施方式】进行详细描述。 本专利技术的一种典型应用场景在于利用胎心监护心率信号获取有关加速的特征参 数。由此可以利用现有胎心率信号采集的成熟技术及丰富的加速特征参数获取更为客观全 面的关于胎心率信号的信息。 如图1所示，提取过程开始后，首先根据被测者的孕周选择相应的设定阈值。以一 位年龄为31周岁，孕周为39周的被测者为例，在步骤Tl中设定孕周。在步骤T2中根据设 定，系统即根据对不同孕周加速的定义，自动选择出对应人群的设定阈值，此时!!^为15s，m；； 为 15bpm〇 步骤T3中系统开始接收实测胎心率信号，步骤T4对输入的胎心率信号f(t)进行 分段，计算出每段信号序列f(k)的丢失率lost。 在步骤T5中根据丢失率进行信号有效性判断，对丢失率lost高于特定阈值low 的原始信号序列予以舍弃。若出现信号序列f(k)舍弃，重新对下一段信号序列f(k+l)进 行计算与判断。被测者整体信号丢失率为4. 25%。 步骤T6对步骤T5中满足要求的有效信号bpm(k)进行加速部分识别，计算单段加 速部分的持续时长a,与面积S,，依据公式： 步骤T7中通过对全部信号的处理，计算出胎心率加速时间总长度L与胎心率加速 总面积S，单位加速率PAR，单位时间加速面积格数取单位时间At为20分钟，表达式为： 经计算可得： L= 108658Lt= 258728S= 929378PAR= 8. 56SAt= 14. 37 步骤T8将上述参数按照指定格式输出。【主权项】1. ，其特征在于：包括信号输入检测模块，加 速信号识别提取模块，单位加速率计算模块，加速参数输出模块；胎心率信号输入后通过预 处理及有效信号的提取，在加速信号识别提取模块中计算出基线值，识别并预处理加速信 号，之后在参数计算模块计算出单位加速率和单位时间加速格数，最后在参数输出模块输 出结果； 所述信号输入模块接收实测的胎心监护时域胎心率信号f(t); 所述信号检测模块，对输入的时域胎心率信号f(t)进行预处理，即利用现有技术将其 分为N段一定时间长度的胎心率信号序列f(k)，每一段胎心率信号序列f(k)中胎心率值为 〇的丢失信号f(k。)，其长度为I(f(k。)），与该段胎心率信号序列长度I(f(k))之比为信号同胎心率加速的定义对加速进行识别，以下为具体识别方法； 对于不断输入的满足要求的胎心率信号bpm(k)，如若满足心率值bpm(k)多b(k)成 立，则开始计数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胎心监护加速特征参数的提取方法，其特征在于：包括信号输入检测模块，加速信号识别提取模块，单位加速率计算模块，加速参数输出模块；胎心率信号输入后通过预处理及有效信号的提取，在加速信号识别提取模块中计算出基线值，识别并预处理加速信号，之后在参数计算模块计算出单位加速率和单位时间加速格数，最后在参数输出模块输出结果；所述信号输入模块接收实测的胎心监护时域胎心率信号f(t)；所述信号检测模块，对输入的时域胎心率信号f(t)进行预处理，即利用现有技术将其分为N段一定时间长度的胎心率信号序列f(k)，每一段胎心率信号序列f(k)中胎心率值为0的丢失信号f(k0)，其长度为l(f(k0))，与该段胎心率信号序列长度l(f(k))之比为信号丢失率挑选出满足信号丢失率lost小于特定阈值low的胎心率信号序列g(k)，即其中g(k0)为胎心率信号序列g(k)的胎心率值为0的丢失信号；有效胎心率信号时间总长度为Lt=Σi=1N[li(g(k))-li(g(k0))];]]>所述加速信号识别提取模块接收满足要求的胎心率信号并根据不同胎心率加速的定义对加速进行识别，以下为具体识别方法；对于不断输入的满足要求的胎心率信号bpm(k)，如若满足心率值bpm(k)≥b(k)成立，则开始计数，当bpm(k+aj)＜b(k+aj)成立时则停止计数(计数不包括第aj个，故有0,1,2...(aj‑1)共aj个数值)，此时如果计数值aj≥m1且满足bpm(kr)≥b(kr)+m2(其中kr∈[k,k+aj‑1]，m1与m2为特定阈值)，则保留该数值aj以及wj＝k+aj‑1；如果计数值aj＜m1，则将数值aj置零；则胎心率加速时间总长度表达式为：L=Σj=1naj]]>其中，bpm(k)为k时刻的胎心率值，b(k)为k时刻的基线值，m1与m2均为阈值常数，可视孕妇特征改变；aj为第j+1个计数值，wj为保留数值aj‑1时的k时刻；基线是指除去胎心率加速、减速和显著变异片段后10分钟内胎心率波动范围在5bpm内的平均胎心率；胎心率加速总面积表达式为：S=Σj=1nΣk=wj-aj+1wj[bpm(k)-b(k)]]]>所述单位加速率计算模块，利用上面得到的胎心率加速时间总长度L与胎心率加速总面积S进行计算，得出单位加速率。单位加速率表达式为：PAR=SL]]>其中PAR为单位加速率，表征为在胎心监护加速期间的单位时间内的胎心率加速幅值，单位加速率PAR可结合特定参数得到胎心监护图中单位时间加速面积所占格数；单位时间加速面积格数表达式为：SΔt=PAR×LLt×ΔtΔs]]>其中SΔt为单位时间Δt内的加速面积格数，Lt为胎心率有效时间总长度，Δs为胎心监护单个加速格子的面积，该格子长为特定时长，宽为特定心率值；所述加速参数输出模块，将上述计算出的胎心监护加速参数结果输出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张松，李广飞，杨琳，王妍，李淑芳，杨益民，李旭雯，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11