【摘要】：近年來,隨著“二胎”政策的全面落實(shí)和“優(yōu)生優(yōu)育”理念的廣泛普及,人們?cè)诒Ｕ夏笅虢】捣矫娴囊庾R(shí)逐漸增強(qiáng)。對(duì)胎兒健康狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù),有助于臨床醫(yī)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理胎兒異常,從而降低出生死亡率和嬰兒缺陷率。孕期胎心宮縮監(jiān)護(hù)(Cardiotocography,CTG)是目前臨床上最常見最有效的評(píng)估胎兒宮內(nèi)健康狀況的胎兒監(jiān)護(hù)方法,其中胎兒心率(Fetal Heart Rate,FHR)信號(hào)是圍產(chǎn)期胎兒電子監(jiān)護(hù)的一項(xiàng)核心生理參數(shù)。CTG信號(hào)的解讀至關(guān)重要,以便及時(shí)、有效、準(zhǔn)確、方便地獲取CTG中所蘊(yùn)含的孕婦胎兒健康狀態(tài)信息,對(duì)提高人口出生質(zhì)量具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。醫(yī)護(hù)人員判讀CTG信號(hào)的經(jīng)驗(yàn)參差不齊,經(jīng)常出現(xiàn)因主觀差異性而做出不一致的臨床診斷結(jié)果,進(jìn)而推動(dòng)了計(jì)算機(jī)輔助分析系統(tǒng)的快速發(fā)展。然而,目前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仍存在參數(shù)的不充分性、算法的局限性等諸多不足,使得診斷胎兒狀態(tài)的準(zhǔn)確率不高。本文主要研究了利用人工智能學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)胎兒狀態(tài)智能評(píng)估。首先,提取基于CTG信號(hào)的多模態(tài)參數(shù),在此基礎(chǔ)上,分析特征優(yōu)化方法選擇最優(yōu)特征子集,然后構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型來執(zhí)行胎兒分類任務(wù);最后,在無需任何特征工程的情況下,設(shè)計(jì)并優(yōu)化卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)胎兒狀態(tài)做出診斷。本文的研究工作主要有:(1)闡述了本文的研究背景和意義,回顧了胎兒狀態(tài)評(píng)估算法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,為本文提出的研究方案提供了理論基礎(chǔ)。(2)提出了基于CTG信號(hào)的多模態(tài)參數(shù)提取算法,并開發(fā)了可視化軟件。從預(yù)處理后的CTG信號(hào)中提取全面的不同特征域的參數(shù),包括:描述曲線模式的形態(tài)學(xué)特征,反映信號(hào)微小變化的時(shí)域特征,計(jì)算信號(hào)功率譜面積的頻域特征和刻畫信號(hào)非線性特性的非線性特征,設(shè)計(jì)了分析結(jié)果可視化的計(jì)算機(jī)軟件。(3)提出了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的胎兒狀態(tài)評(píng)估算法。在提取CTG參數(shù)的基礎(chǔ)上,利用合成少數(shù)過采樣技術(shù)來緩解類別不平衡問題,探討了如何從原始數(shù)據(jù)集中優(yōu)化選擇最優(yōu)的特征子集,設(shè)計(jì)了多種典型的機(jī)器學(xué)習(xí)算法來判斷胎兒健康狀況,并利用數(shù)據(jù)庫測(cè)試了算法性能。最后,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明:基于遺傳算法和自適應(yīng)提升的分類組合的性能最佳,其準(zhǔn)確度、靈敏度、特異度和曲線下面積分別為95.15%、96.51%、93.44%和 94.67%。(4)提出了基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的胎兒狀態(tài)評(píng)估算法。分別采用連續(xù)小波變換和遞歸圖將一維胎心率信號(hào)轉(zhuǎn)換為二維圖像,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的二維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),研究了交叉驗(yàn)證的訓(xùn)練策略方法來實(shí)現(xiàn)兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)置,并利用數(shù)據(jù)庫測(cè)試了算法性能。最后,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明:相比傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法,卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以從輸入中自學(xué)習(xí)相關(guān)信息,而不執(zhí)行特征提取、特征優(yōu)化等過程,且分類性能更優(yōu),其準(zhǔn)確度、靈敏度、特異度和曲線下面積分別是98.36%、99.05%、97.67%和 98.36%。本文的研究實(shí)現(xiàn)了胎心率參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析和胎兒健康狀況的智能評(píng)估,為臨床圍產(chǎn)期胎兒智能監(jiān)護(hù)儀器的工程化開發(fā)應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐。
【圖文】：

心率監(jiān)控手段。逡逑胎心宮縮監(jiān)護(hù)（Ｃａｒｄｉｏｔｏｃｏｇｒａｐｈｙ，ＣＴＧ），也稱為胎兒電子監(jiān)護(hù)，是臨床常逡逑規(guī)中應(yīng)用最廣泛的評(píng)估胎兒宮內(nèi)狀態(tài)的主要檢測(cè)方式［１１］，如圖１．１所示。ＣＴＧ逡逑產(chǎn)前監(jiān)護(hù)圖包含胎兒心率（簡(jiǎn)稱胎心率，Ｆｅｔａｌ邋Ｈｅａｒｔ邋Ｒａｔｅ，邋ＦＨＲ）和母體子宮收縮逡逑（簡(jiǎn)稱宮縮，Ｕｔｅｒｉｎｅ邋Ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ，邋ＵＣ）兩大核心生理信號(hào)，如圖１．２所７Ｋ。其中逡逑胎心率是指胎兒心臟每分鐘跳動(dòng)的次數(shù)（ｂｅａｔ邋ｐｅｒ邋ｍｉｎｕｔｅ，邋ｂｐｍ），胎兒的宮內(nèi)窘迫逡逑狀態(tài)將導(dǎo)致胎兒心率值出現(xiàn)偏低或者偏高的異常現(xiàn)象。因此，密切關(guān)注胎兒心率逡逑的變化情況，可以在了解胎兒發(fā)育狀況的同時(shí)，大大減少因胎兒發(fā)生宮內(nèi)窘迫狀逡逑態(tài)導(dǎo)致的胎兒出生缺陷，甚至胎兒死亡的情況［１２］。在臨床胎兒產(chǎn)前健康診斷中，，逡逑ＣＴＧ作為胎兒異�！霸绨l(fā)現(xiàn)，早診斷”的重要技術(shù)，通過對(duì)胎心率、宮縮進(jìn)行監(jiān)逡逑護(hù)

根據(jù)分析結(jié)果，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種定位于２６？４２孕周的產(chǎn)前胎兒監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)分析的計(jì)逡逑算機(jī)系統(tǒng)，并形成了標(biāo)準(zhǔn)：Ｄａｗｅｓ／Ｒｅｄｍａｎ判據(jù)，可用于診斷胎兒健康狀況。到逡逑目前為止，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)己成功擴(kuò)展為Ｓｏｎｉｃａｉｄ胎兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)（如圖１．３（ａ）所示），逡逑包含７３５００例以上的胎心率數(shù)據(jù)記錄。逡逑（２）邐ＳｉｓＰｏｒｔｏ系統(tǒng)［２（＼從１９８７年起，葡萄牙波爾圖大學(xué)的相關(guān)學(xué)者提出了逡逑利用計(jì)算機(jī)分析胎心率信號(hào)的方法，之后成功開發(fā)出了基于ＦＩＧＯ指南的第一代逡逑ＳｉｓＰｏｒｔｏ系統(tǒng)，通過進(jìn)一步地改進(jìn)，該系統(tǒng)己擴(kuò)展為商業(yè)化使用的逡逑Ｏｍｎｉｖｉｅｗ－ＳｉｓＰｏｒｔｏ系統(tǒng)（如圖１．３（ｂ）所示）。在監(jiān)護(hù)胎兒一定時(shí)間后，系統(tǒng)對(duì)ＣＴＧ逡逑曲線的自動(dòng)分析才開始進(jìn)行，接著會(huì)不斷地更新計(jì)算機(jī)的分析結(jié)果，計(jì)算包括基逡逑礎(chǔ)胎心率、基線、加減速的識(shí)別和長(zhǎng)短變異等在內(nèi)的相關(guān)參數(shù)。逡逑（３）
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP18;TN911.7;R714.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 楊慧霞;李笑天;王子蓮;賀晶;范玲;李博雅;朱毓純;鄒麗穎;彭婷;;電子胎心監(jiān)護(hù)應(yīng)用專家共識(shí)[J];中華圍產(chǎn)醫(yī)學(xué)雜志;2015年07期

2 宋全成;文慶英;;我國(guó)單獨(dú)二胎人口政策實(shí)施的意義、現(xiàn)狀與問題[J];南通大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版);2015年01期

3 呂國(guó)豪;羅四維;黃雅平;蔣欣蘭;;基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的正則化方法[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2014年09期

4 時(shí)冬冬;周毓青;;胎兒宮內(nèi)窘迫的監(jiān)測(cè)及超聲應(yīng)用[J];醫(yī)學(xué)綜述;2014年08期

5 許立倫;陳秀;王清華;;新生兒出生質(zhì)量及其影響因素分析[J];中國(guó)優(yōu)生與遺傳雜志;2014年02期

6 巫寒梅;;電子胎心監(jiān)護(hù)在胎兒宮內(nèi)窘迫中的臨床應(yīng)用價(jià)值[J];中外醫(yī)學(xué)研究;2011年35期

7 周秀萍;;胎心監(jiān)護(hù)對(duì)胎兒宮內(nèi)窘迫診斷的臨床意義[J];中國(guó)婦幼保健;2010年35期

8 陸堯勝;盧岑;李曉;梁戈;容敬波;;胎心宮縮圖計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];微計(jì)算機(jī)信息;2010年18期

9 王俠;張東紅;;常用胎兒監(jiān)護(hù)方法分析[J];中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)生;2009年11期

10 鄭達(dá)安,湯大侃,李笑天,王彩燕,吳國(guó)強(qiáng);胎兒心率變異性的近似熵分析在胎兒窘迫診斷中的應(yīng)用[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2005年03期

本文編號(hào)：2704288