无创胎儿心电信号R波的检测方法技术

无创胎儿心电信号R波的检测方法，属于孕妇胎儿心电检测技术领域。本发明专利技术提供了一种能够准确检测胎儿心电信号、精确度高、抗干扰能力强的无创胎儿心电信号R波的检测方法。本发明专利技术中，对孕妇腹部原始信号进行预处理，对电源的工频干扰信号进行滤波；获得孕妇心电信号QRS波群；在孕妇的两个QRS波群之间，检测胎儿心电信号的R波；从已检测的胎儿心电信号的R波，预测与孕妇心电信号QRS波群重合的胎儿心电信号R波的区域位置；建立胎儿心电信号QRS波群模板和孕妇心电信号QRS波群模板；在预测出区域位置融合，计算相关系数，其相关系数最大的，即为胎儿心电信号R波的准确位置。本发明专利技术主要用于检测胎儿心电信号R波。

Detection of R-wave of non-invasive fetal ECG signal

【技术实现步骤摘要】
无创胎儿心电信号R波的检测方法
本专利技术属于孕妇胎儿心电检测
，具体涉及无创胎儿心电信号R波的检测方法。
技术介绍
胎儿心电信号可以很好的诊断胎儿的健康状况，例如胎儿的心率、心率变异性与胎儿缺氧状态相关等。由于胎儿在孕妇体内，直接获取胎儿心电信号是有创的方法，存在很多不确定危险。当前，提取胎儿心电信号主要通过孕妇腹部电极无创间接获取，其方法不但简单有效、更重要是安全，所以无创胎儿心电信号检测被认为是一个很有前途的方法。然而，这个提取的腹部信号不仅仅包含胎儿信号，还有孕妇心电信号、孕妇呼吸信号、运动伪迹等，这些干扰信号强度大，而且孕妇心电信号与胎儿心电信号在时域与频域相互重叠，传统的数字滤波方法不能分离出胎儿心电信号。所以精确提取无创胎儿心电信号被认为是一个具有挑战性的工作。传统的心电信号R检测方法，可以提取与孕妇心电信号QRS波群没有重叠的胎儿心电信号中R波；主要需要解决的是如何提取与孕妇心电信号QRS波群相互重叠的胎儿心电信号中R波；因为孕妇心电信号中QRS波群具有较高的强度，往往会淹没胎儿心电信号R波。因此，就需要一种能够准确检测胎儿心电信号、精确度高、抗干扰能力强的无创胎儿心电信号R波的检测方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有的胎儿心电检测方法不能准确检测胎儿心电信号、精准度低、抗干扰能力强的缺陷，提供了一种能够准确检测胎儿心电信号、精确度高、抗干扰能力强的无创胎儿心电信号R波的检测方法。本专利技术所涉及的无创胎儿心电信号R波的检测方法的技术方案如下：本专利技术所涉及的无创胎儿心电信号R波的检测方法，它包括以下步骤：步骤一、对孕妇腹部原始信号进行预处理，对电源的工频干扰信号进行数字带通滤波；步骤二、检测孕妇的心电信号R波，从而获得孕妇心电信号QRS波群；步骤三、在孕妇的两个QRS波群之间，检测胎儿心电信号的R波；步骤四、根据心电信号的准周期特性，从已检测的胎儿心电信号的R波，预测与孕妇心电信号QRS波群重合的胎儿心电信号R波的区域位置；步骤五、根据6个相邻的胎儿心电信号QRS波群，使用奇异值分解方法建立一个胎儿心电信号QRS波群模板；根据6个相邻的不与胎儿信号重合孕妇心电信号QRS波群，使用奇异值分解方法建立一个孕妇心电信号QRS波群模板；步骤六、根据胎儿心电信号QRS波群模板和孕妇心电信号QRS波群模板，在预测出区域位置融合，其融合后的信号与实际的信号计算相关系数，其最大的相关系数，即为胎儿心电信号R波的准确位置。进一步地：在步骤五中，所述奇异值分解方法具体为：根据已经检测到的6个相邻的不与胎儿信号重合孕妇心电信号，我们可以建立以下矩阵，其中每行，代表一个已检测孕妇心电信号，X矩阵为6行，即p＝6，根据孕妇心电信号的特点，我们把孕妇心电信号长度设置为0.16s，如果采样为1khz，即q＝160。其中所有信号R波列对齐，位置在信号的中间。X矩阵可以表示为如下分解：X＝USVT其中，U是m×m阶酉矩阵；S是半正定m×n阶对角矩阵；V是n×n阶酉矩阵。这样的分解就称作X的奇异值分解。S对角线上的元素即为X的奇异值。进一步地：在步骤五中，所述胎儿心电信号的QRS波群模板为：m＝[tmQRS]q所述心电信号的QRS波群模板为：fi＝[0tfQRS0]q其中，tmQRS孕妇心电信号QRS波群的模板，q代表了采样信号的长度；tfQRS胎儿心电信号QRS波群的模板，q代表了采样信号的长度。进一步地：在步骤六中，根据获得10％refRR区域，进行，定义相关系数计算公式：代表着Mi向量，tc代表着真实的信号；其中，ri是相关系数，和是向量和tc的均值；确定位置如下公式：I＝armaxri，即在获得相关系数，通过比较，获得的最大的相关系数，即是确定的胎儿心电信号的位置。本专利技术所涉及的无创胎儿心电信号R波的检测方法的有益效果是：本专利技术所涉及的无创胎儿心电信号R波的检测方法，具有较高的精确度。本方法使用模板匹配方法代替消去方法，对于非孕妇QRS波群的部分，使用传统R波检测方法，可以提取胎儿心电信号R波；由于R波具有准周期的特点，根据此特点，可以预测出与孕妇QRS波群相重叠的胎儿R波区域位置；然后使用以建立的孕妇和胎儿心电信号QRS波群模板相融合，与实际的QRS波群匹配；两个波形相关性最强，即为胎儿心电信号R波位置。这样可以检测出所有的R波位置。附图说明图1为无创胎儿心电信号R波的检测方法的流程框图；图2为胎儿心电信号的R波的相位和幅度失真的曲线图；图3为RR序列润滑的曲线图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。实施例1结合图1-图3说明本实施例，在本实施例中，本实施例所涉及的无创胎儿心电信号R波的检测方法，它包括以下步骤：步骤一、对孕妇腹部原始信号进行预处理，包括带通滤波(滤波范围为[10hz，100hz])，对电源的工频干扰信号进行滤波；步骤二、检测孕妇的心电信号R波，从而获得孕妇心电信号QRS波群；步骤三、在孕妇的两个QRS波群之间，检测胎儿心电信号的R波；步骤四、根据心电信号的准周期特性，从以检测的胎儿心电信号的R波，可以预测出与孕妇心电信号QRS波群重合的胎儿心电信号R波的区域位置；步骤五、根据6个相邻的胎儿心电信号QRS波群，使用奇异值分解方法建立一个胎儿心电信号QRS波群模板；根据6个相邻的不与胎儿信号重合孕妇心电信号QRS波群，使用奇异值分解方法建立一个孕妇心电信号QRS波群模板；步骤六、根据此胎儿心电信号QRS波群模板和孕妇心电信号QRS波群模板，在预测出区域位置融合，其融合的信号与实际的的信号计算相关性，其相关系数最大的，即为胎儿心电信号R波的准确位置。无创胎儿心电信号R波的检测方法，主要使用模板匹配方法加强了精确定位与孕妇心电信号QRS波群重复的胎儿心电信号的R波，从而可以精确活动胎儿心电信号的RR和心率。所述奇异值分解方法具体为：以建立孕妇心电信号模板为例，根据已经检测到的6个相邻的不与胎儿信号重合孕妇心电信号，建立以下矩阵，其中，每行代表一个已检测孕妇心电信号，X矩阵为6行，即p＝6，根据孕妇心电信号，把孕妇心电信号长度设置为0.16s，如果采样为1khz，即q＝160，q代表了采样信号的长度。其中所有心电信号R波列对齐，位置在信号的中间。X矩阵可以表示为如下分解：X＝USVT其中，U是m×m阶酉矩阵；S是半正定m×n阶对角矩阵；V是n×n阶酉矩阵。这样的分解就称作X的奇异值分解。S对角线上的元素即为X的奇异值。U的第一个列对应第一个特征向量，代表着最大的能量。根据经验，取U的第一列，S的第一个对角元素，V取第一行，重新获得了一个信号，即为建立的孕妇心电信号模板；记为m＝[tmQRS]q，同理建立一个胎儿的心电信号记为fi＝[0tfQRS0]q，其中在建立胎儿心电信号X矩阵时，信号长度时间为40，如果采用时间为1Khz，那么q＝40。通过奇异值分解的方法，我们建立了孕妇和胎儿信号的模板，分别记为：m＝[tmQRS]q，fi＝[0tfQRS0]q；其中，tmQRS孕妇心电信号QRS波群的模板，q代表了采样信号的长度；tfQRS胎儿心电信号QRS波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无创胎儿心电信号R波的检测方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一、对孕妇腹部原始信号进行预处理，对电源的工频干扰信号进行数字带通滤波；步骤二、检测孕妇的心电信号R波，从而获得孕妇心电信号QRS波群；步骤三、在孕妇的两个QRS波群之间，检测胎儿心电信号的R波；步骤四、根据心电信号的准周期特性，从已检测的胎儿心电信号的R波，预测与孕妇心电信号QRS波群重合的胎儿心电信号R波的区域位置；步骤五、根据6个相邻的胎儿心电信号QRS波群，使用奇异值分解方法建立一个胎儿心电信号QRS波群模板；根据6个相邻的不与胎儿信号重合孕妇心电信号QRS波群，使用奇异值分解方法建立一个孕妇心电信号QRS波群模板；步骤六、根据胎儿心电信号QRS波群模板和孕妇心电信号QRS波群模板，在预测出区域位置融合，其融合后的信号与实际的信号计算相关系数，其最大的相关系数，即为胎儿心电信号R波的准确位置。

【技术特征摘要】
1.无创胎儿心电信号R波的检测方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一、对孕妇腹部原始信号进行预处理，对电源的工频干扰信号进行数字带通滤波；步骤二、检测孕妇的心电信号R波，从而获得孕妇心电信号QRS波群；步骤三、在孕妇的两个QRS波群之间，检测胎儿心电信号的R波；步骤四、根据心电信号的准周期特性，从已检测的胎儿心电信号的R波，预测与孕妇心电信号QRS波群重合的胎儿心电信号R波的区域位置；步骤五、根据6个相邻的胎儿心电信号QRS波群，使用奇异值分解方法建立一个胎儿心电信号QRS波群模板；根据6个相邻的不与胎儿信号重合孕妇心电信号QRS波群，使用奇异值分解方法建立一个孕妇心电信号QRS波群模板；步骤六、根据胎儿心电信号QRS波群模板和孕妇心电信号QRS波群模板，在预测出区域位置融合，其融合后的信号与实际的信号计算相关系数，其最大的相关系数，即为胎儿心电信号R波的准确位置。2.根据权利要求1所述的无创胎儿心电信号R波的检测方法，其特征在于，在步骤一中，在步骤五中，所述奇异值分解方法具体为：根据已经检测到的6个相邻的不与胎儿信号重合孕妇心电信号，我们可以建立以下矩阵，其中每行，代表一个已检测孕妇心电信号，X矩阵为6...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘赫，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23