一种用于提取胎儿心率的智能终端制造技术

本发明专利技术公开了一种用于提取胎儿心率的智能终端，包括处理器和蓝牙通讯模块；处理器加载有信号接收模块、信号处理提取模块、小波变换模块和胎心提取模块。本发明专利技术利用母体腹壁混合信号作为输入信号，通过低通滤波和移动平均滤波对母体腹壁混合信号进行预处理，再使用信号质量评估方法选取心电信号质量最好的一通道母体腹壁混合信号作为待处理信号，利用墨西哥帽小波变换计算出该信号20～40Hz频带内各时刻的能量，从能量时间序列辨识出母体的QRS波并剔除，剩下的能量时间序列对应的峰即胎儿心电。整个过程简便且易于实现，能够有效地在母体腹壁混合心电信号中提取出胎儿心电信号，为医生对胎儿疾病的诊疗提供保证。

An intelligent terminal used to extract fetal heart rate

The invention discloses an intelligent terminal for the extraction of fetal heart rate, including the processor and Bluetooth communication module; the processor is loaded with a signal receiving module, signal processing module, extracting wavelet transform module and fetal extraction module. The invention uses the maternal abdominal mixed signal as the input signal, through a low-pass filter and moving average filter to preprocess the maternal abdominal mixed signal, then the signal quality evaluation method using selected quality of ECG signal is one of the best channel maternal abdominal mixed signal as the signal to be processed, using Mexico hat wavelet transform to calculate the signal each time 20 ~ 40Hz frequency band energy, energy from time series to identify and eliminate the maternal QRS wave, time series corresponding to the rest of the energy peak is the fetal ecg. The whole process is simple and easy to implement. It can effectively extract the fetal ECG signals in the maternal abdominal wall mixed ECG signals, and provide a guarantee for the diagnosis and treatment of fetal diseases.

【技术实现步骤摘要】
一种用于提取胎儿心率的智能终端
本专利技术属于医疗设备
，具体涉及一种用于提取胎儿心率的智能终端。
技术介绍
胎儿心电信号是各种心电信号中重要且常见的一种，目前临床上主要通过监测心音、心动和心电图的变化来诊断胎儿在子宫内的发育情况。其中，胎儿心电图能最好地体现胎儿心脏活动，对胎儿发育过程中出现的问题更敏感，能为临床诊断提供更可靠的依据。但是胎儿心电信号非常微弱，从母体体表提取胎儿心电信号会受到各种噪声的严重干扰，最主要的为母体心电信号(MECG)、50Hz工频干扰以及基线漂移，这对后期的分析处理带来了很大的不便。所以应该先认识所含的噪声，从而采取相应的方法尽可能将这些噪声滤除掉。通常对孕妇进行产前检查的时候，需要探测胎儿的心电并记录心电图，判断是否有异常情况。由于胎儿的心电通常是置于母亲腹部的电极得到的，由于母亲自身的心电信号比胎儿的强约2至10倍，对胎儿心电来说是很大的干扰源。为了得到清晰的胎儿心电信号，国内外学者进行了大量研究。Widrow等人首次运用最小均方误差(LeastMeanSquare，LMS)自适应滤波算法提取胎儿心电图，该方法计算简单，但对非平稳性较强的胎儿心电信号不适合。盲信号分离方法在各导联采集的心电信号独立的假设下，可以检测出胎儿心电信号，但必须在各导联采集的心电信号独立且平稳的假设下进行，且存在建模难、需要导联数多和不易实现等问题。采用两导联运用人工神经网络也可以得到较清晰的胎儿心电信号，但人工神经网络方法仍然需要心电信号是平稳信号的假设条件，且人工神经网络以传统统计学为基础，以最小化经验风险为学习目标，存在泛化能力、结构设计、局部极值等许多待解决的问题。虽然目前市场上出现了一些专为胎儿心电检测设计的心电检测设备，但因为缺乏可靠的低成本方法间接检测胎儿心电信号，胎儿心电监护未能广泛应用于临床。
技术实现思路
鉴于上述，本专利技术提供了一种用于提取胎儿心率的智能终端，能够有效的从母体腹壁混合信号中提取出胎儿心电信号。一种用于提取胎儿心率的智能终端，包括处理器和蓝牙通讯模块，所述的处理器加载有以下功能模块：信号接收模块，用于通过智能终端内的蓝牙通讯模块接收心电监测器采集的多通道母体腹壁混合心电信号；信号处理提取模块，用于对所述多通道的母体腹壁混合心电信号进行预处理，用以去除其中的高频噪声及基线漂移，使信号强度得以提高；进而从预处理后多通道的母体腹壁混合心电信号中选取出信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号；小波变换模块，用于在20～40Hz频带范围内对信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号进行小波变换，得到对应的能量时序信号；胎心提取模块，基于所述的能量时序信号从中提取出胎儿心电信号，进而得到胎儿心率。所述信号处理提取模块对母体腹壁混合心电信号进行预处理，具体先利用一个低通滤波器去除信号中的高频噪声，再利用一个移动平均滤波器去除信号中的基线漂移，从而达到增强信号的作用。所述低通滤波器的信号处理表达式如下：其中：xn+i为任一通道母体腹壁混合心电信号第n+i时刻的信号值，yn为低通滤波后该通道母体腹壁混合心电信号第n时刻的信号值，n为自然数，M为预设的移动窗口半边大小。所述移动平均滤波器的信号处理表达式如下：其中：yn+i为低通滤波后任一通道母体腹壁混合心电信号第n+i时刻的信号值，为移动平均滤波后该通道母体腹壁混合心电信号第n时刻的信号值，n为自然数，N为预设的移动窗口半边大小。所述信号处理提取模块综合关于QRS能量比值、信号峰度以及基线能量比值的三项信号指标，从预处理后多通道的母体腹壁混合心电信号中选取出信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号。所述QRS能量比值的计算表达式如下：其中：P(f)为预处理后任一通道母体腹壁混合心电信号的功率谱密度函数，S为预处理后该通道母体腹壁混合心电信号的QRS能量比值，f为频率。所述信号峰度的计算表达式如下：其中：X(i)为预处理后任一通道母体腹壁混合心电信号中的第i个采样值，N为预处理后该通道母体腹壁混合心电信号中的采样点个数，μ为预处理后该通道母体腹壁混合心电信号的平均采样值，K为预处理后该通道母体腹壁混合心电信号的信号峰度。所述基线能量比值的计算表达式如下：其中：P(f)为预处理后任一通道母体腹壁混合心电信号的功率谱密度函数，B为预处理后该通道母体腹壁混合心电信号的基线能量比值，f为频率。所述小波变换模块根据以下公式对信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号进行小波变换：其中：x(t)为信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号，z(t)为x(t)经小波变换后得到的能量时序信号，a为缩放因子，b为平移参数，t为时间，为墨西哥帽小波函数的复数共轭。所述胎心提取模块基于能量时序信号从中提取出胎儿心电信号，具体实现过程如下：(1)在20.8～25Hz频带范围内对信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号进行小波变换，得到对应的能量时间序列，进而提取该序列中的模极大值；(2)使所述的模极大值乘以比例系数得到一阈值，将所述能量时序信号中小于该阈值的信号值均置零，其余信号值保持不变，进而对处理后的能量时序信号进行小波反变换得到母体心电信号；(3)对所述母体心电信号进行QRS波检测，排除心律小于60bpm的QRS波段，从而对检测得到R波波峰进行标记；(4)对于所述母体心电信号中任一标记的R波波峰，使以该R波波峰为中心±0.1s范围内的信号值均置零；(5)将所述能量时序信号中大于阈值的信号值均置零，其余信号值保持不变，进而对处理后的能量时序信号进行小波反变换；(6)使步骤(4)处理后得到的心电信号与步骤(5)小波反变换后得到的心电信号相叠加，即得到所述胎儿心电信号。所述的智能终端可以为智能手机、平板电脑或PC机。本专利技术智能终端利用母体腹壁混合信号作为输入信号，通过低通滤波和移动平均滤波对母体腹壁混合信号进行预处理，再使用信号质量评估方法选取心电信号质量最好的一通道母体腹壁混合信号作为待处理信号，利用墨西哥帽小波变换计算出该信号20～40Hz频带内各时刻的能量，从能量时间序列辨识出母体的QRS波并剔除，剩下的能量时间序列对应的峰即胎儿心电。整个过程简便且易于实现，能够有效地在母体腹壁混合心电信号中提取出胎儿心电信号，为医生对胎儿疾病的诊疗提供保证。附图说明图1为本专利技术智能终端的结构示意图。图2(a)为母体心电信号的波形示意图。图2(b)为母体心电信号的时频示意图。图2(c)为母体心电信号的能量曲线示意图。图3为包含四个通道I、II、III、V记录的胎儿心电检测结果示意图。具体实施方式为了更为具体地描述本专利技术，下面结合附图及具体实施方式对本专利技术的技术方案进行详细说明。如图1所示，本实施例中用于提取胎儿心率的智能终端采用智能手机，该智能手机内包含有处理器和蓝牙通讯模块，蓝牙通讯模块与处理器相连；处理器包括信号接收模块、信号处理提取模块、小波变换模块和胎心提取模块；其中：蓝牙通讯模块用于智能手机与心电监测器进行通信，智能手机将命令发送至心电监测器，心电监测器响应命令上传心电数据至智能手机。信号接收模块用于通过蓝牙通讯模块接收来自心电监测器采集的母体腹壁混合心电数据，母体腹壁混合心电数据包括在静止状态时采集的，处于一种心率状态下四本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提取胎儿心率的智能终端，包括处理器和蓝牙通讯模块，其特征在于，所述的处理器加载有以下功能模块：信号接收模块，用于通过智能终端内的蓝牙通讯模块接收心电监测器采集的多通道母体腹壁混合心电信号；信号处理提取模块，用于对所述多通道的母体腹壁混合心电信号进行预处理，用以去除其中的高频噪声及基线漂移，使信号强度得以提高；进而从预处理后多通道的母体腹壁混合心电信号中选取出信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号；小波变换模块，用于在20～40Hz频带范围内对信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号进行小波变换，得到对应的能量时序信号；胎心提取模块，基于所述的能量时序信号从中提取出胎儿心电信号，进而得到胎儿心率。

【技术特征摘要】
1.一种用于提取胎儿心率的智能终端，包括处理器和蓝牙通讯模块，其特征在于，所述的处理器加载有以下功能模块：信号接收模块，用于通过智能终端内的蓝牙通讯模块接收心电监测器采集的多通道母体腹壁混合心电信号；信号处理提取模块，用于对所述多通道的母体腹壁混合心电信号进行预处理，用以去除其中的高频噪声及基线漂移，使信号强度得以提高；进而从预处理后多通道的母体腹壁混合心电信号中选取出信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号；小波变换模块，用于在20～40Hz频带范围内对信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号进行小波变换，得到对应的能量时序信号；胎心提取模块，基于所述的能量时序信号从中提取出胎儿心电信号，进而得到胎儿心率。2.根据权利要求1所述的智能终端，其特征在于：所述信号处理提取模块对母体腹壁混合心电信号进行预处理，具体先利用一个低通滤波器去除信号中的高频噪声，再利用一个移动平均滤波器去除信号中的基线漂移，从而达到增强信号的作用。3.根据权利要求2所述的智能终端，其特征在于：所述低通滤波器的信号处理表达式如下：其中：xn+i为任一通道母体腹壁混合心电信号第n+i时刻的信号值，yn为低通滤波后该通道母体腹壁混合心电信号第n时刻的信号值，n为自然数，M为预设的移动窗口半边大小。4.根据权利要求2所述的智能终端，其特征在于：所述移动平均滤波器的信号处理表达式如下：其中：yn+i为低通滤波后任一通道母体腹壁混合心电信号第n+i时刻的信号值，为移动平均滤波后该通道母体腹壁混合心电信号第n时刻的信号值，n为自然数，N为预设的移动窗口半边大小。5.根据权利要求1所述的智能终端，其特征在于：所述信号处理提取模块综合关于QRS能量比值、信号峰度以及基线能量比值的三项信号指标，从预处理后多通道的母体腹壁混合心电信号中选取出信号质量最好的一个通道的母体腹壁混合心电信号。6.根据权利要求5所述的智能终端，其特征在于：所述QRS能量比值的计算表达式如下：其中：P(f)为预处理后任一通道母体腹壁混合心电信号的功率谱密度函数，S...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚剑，耿晨歌，黄海，姚志邦，
申请(专利权)人：浙江铭众科技有限公司，浙江铭众医疗器械有限公司，浙江铭众生物医用材料与器械研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33