母胎醫(yī)學涉及到圍產(chǎn)醫(yī)學、遺傳醫(yī)學等多個學科,胎兒心電信號檢測為母胎醫(yī)學的一個重要分支。由于母體心電信號采集已有成熟的方法,因此胎兒心電信號的采集是重點研究對象。通過分析胎兒心電圖能夠得到胎兒的健康信息,可以提早對疾病進行干預。目前,主流的檢測方法多普勒超聲法的準確度較高,但是在信號采集過程中對人體存在一定傷害,并且體積大。電極片采集孕婦腹壁信號的方法對人體傷害非常小,并且對硬件設(shè)計依賴少,其中關(guān)鍵的技術(shù)是分離胎兒心電信號,并準確提取該信號。本文使用K-medoids聚類算法進行胎兒心電信號的提取。在預處理階段,使用小波變換對原始信號進行L級小波分解,利用閾值消除原始信號中的基線漂移與噪聲,再對信號進行重構(gòu)得到純凈的母體與胎兒混合心電信號。在提取胎兒心電信號階段,首先計算母體與胎兒混合心電信號的局部最大值與局部最小值之差作為分類特征,K-medoids算法是一個無監(jiān)督聚類分析方法,具有運算速度快、不是受極端值影響的特點。通過使用K-medoids算法對幅度差值進行分類,可以獲得母體心電信號R波和胎兒心電信號R波。最后,設(shè)定閾值對分離出的胎兒心電信號進行假陰性與假陽性的矯正。本文提出的算法分別使用仿真胎兒心電信號以及數(shù)據(jù)庫中真實信號進行驗證,與傳統(tǒng)的胎兒心電信號提取算法相比較,可以發(fā)現(xiàn)本文使用的算法準確率更高。本文提出的方法在臨床胎兒心電信號檢測具有很大的潛力。由于小波變換具有稀疏性、局部性和多分辨率等特質(zhì),使用小波變換不需要對噪聲信號進行過于復雜的處理。K-medoids分析僅與腹壁信號的局部最大值與最小值有關(guān),具有很強的實用性。
【學位單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN911.7;R318.6
【部分圖文】：

從解剖學角度分析，胎兒是由許多具有不同導電率的解剖層所包圍的，胎兒與母體腹壁間隔的解剖示意圖如圖2-1所示。圖 2-1 胎兒與母體腹壁間隔解剖示意圖Fig. 2-1 Anatomical diagram of the interval between the fetus and the mother's abdominal wallAECG采集過程如圖2-2所示。肌肉脂肪皮膚前置放大電路濾波電路后置放大電路MECG子宮壁胎盤羊水電極體容積 檢測電路FECG觀測信號(AECG)圖 2-2 AECG 采集示意圖Fig. 2-2 Schematic diagram of AECG signal acquisition由圖可知電極片采集的孕婦腹壁信號經(jīng)過肌肉、脂肪、皮膚等組織，其中

胎兒心電的波形與成人心電波形相同，分別為P波、P-R間期、QRS波群、S-T段、T波及RR間期。典型的心電波形圖如圖2-3所示。圖 2-3 典型心電波形圖Fig. 2-3 Typical heart waveformP波表示胚胎心房去極化的電位變化。自胚胎發(fā)育第17周以后，P波會逐漸變寬，分娩后，P波幅值較孕期降低，波形持續(xù)時間會縮短。P-R間期表示從心房開始去極化到心室開始去極化的時間。P-R間期與孕齡成正相關(guān)。QRS波群反映左、右心室除極電位和時間的變化。QRS波群的周期會隨著胚胎發(fā)育有所增長，胎兒心率出現(xiàn)下降的趨勢。S-T段是從QRS波群的終點到T波起點間的一段電位波形。T波反映胎兒心室復極化時的電位變化。RR間期為兩個相鄰R峰的時間間隔。在醫(yī)學領(lǐng)域，通過計算RR間期可以得到胎兒心率，當RR間期位于0.375~0.5s時，可以視為胎兒心臟處于

一步的提取提供理論依據(jù)。研究表明，F(xiàn)ECG的QRS波群中R波幅度范圍在10~50μV之間，MECG的R波幅值為其5~10倍，F(xiàn)ECG與AECG在時域的波形圖如圖2-4所示，其中，圖2-4a)為采用侵入式電極法采集到的純凈的FECG，圖2-4b)為采用非侵入式腹部電極采集到的AECG。a)b)圖 2-4 心電信號圖Fig. 2-4 Electrocardiogram從圖2-4a)可以看到純凈的FECG（上箭頭指向），從圖2-4b)中可以看到A-ECG包含混合信號（下箭頭指向）以及明顯的MECG（橢圓標出），除此之外，AECG中還包含工頻干擾、肌電干擾和基線漂移之類的強噪聲成分。FECG信號P波、S-T波段很難識別，其QRS波群具有明顯的脈沖特性，由于人體組織具有一定的阻抗，對電流的傳遞產(chǎn)生壓差，AECG中MECG與FECG會有比例性的降低。醫(yī)學研究表明
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 化希耀;蘇博妮;;胎兒心電提取方法研究綜述[J];微型機與應用;2015年03期

本文編號：2846562