非侵入式胎兒心電信號(hào)中母體心電干擾魯棒抑制方法研究.pdf

1、胎兒心電圖(Fetal electrocardiogram，F(xiàn)ECG)由于其反映胎兒心臟原始電位的微小變化而較之心音和心磁等監(jiān)護(hù)更加有效，從而具有更為廣闊的醫(yī)用前景。實(shí)際孕婦腹壁檢測(cè)時(shí)由于母體呼吸、宮縮和胎動(dòng)等因素影響，使得原本很弱的胎兒心電除了受母體心電的干擾外，還面臨更為復(fù)雜的噪聲環(huán)境，其中可能包括大幅度強(qiáng)脈沖的肌電噪聲，這些都給胎兒心電提取帶來諸多不便。
　　論文采用母體心電抑制方法來得到更加穩(wěn)定可靠的胎心率和更完整的胎心電

2、，重點(diǎn)研究在保證盡可能不損失胎兒心電的前提下更精確地進(jìn)行母體心電干擾抑制。鑒于母體心電波形的穩(wěn)定和準(zhǔn)周期性質(zhì)，以及其所處的非高斯干擾環(huán)境，提出利用基于模型的魯棒M估計(jì)和粒子濾波進(jìn)行母體分離工作。
　　首先，進(jìn)行腹壁心電信號(hào)預(yù)處理與模型初始參數(shù)的確定。預(yù)處理即研究快速穩(wěn)定去除心電信號(hào)中混雜的基線漂移和工頻干擾，并對(duì)肌電等脈沖噪聲建立統(tǒng)計(jì)模型。母體心電模型的初始參數(shù)主要利用R波檢測(cè)和混合心電平均心拍的M估計(jì)擬合來得到。
　　接著

3、，建立母體心電的靜態(tài)模型并利用M估計(jì)進(jìn)行母胎分離。預(yù)處理之后混合心電中的胎兒心電和肌電等噪聲具有較明顯的脈沖性質(zhì)，導(dǎo)致傳統(tǒng)的基于噪聲統(tǒng)計(jì)特性為高斯分布的估計(jì)理論并不適用，因此利用抗差能力強(qiáng)的M估計(jì)來進(jìn)行母胎分離。而且為了提高估計(jì)精度將經(jīng)典三維高斯核模型改進(jìn)為雙半高斯核模型。通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)最小二乘法與三種M估計(jì)進(jìn)行性能對(duì)比分析，驗(yàn)證了M估計(jì)較之最小二乘法母體心電抑制效果更好，但在母胎R波重合情況下母胎分離的穩(wěn)定性不高，且對(duì)母體估計(jì)誤差較大

4、，適用于母體波形比較穩(wěn)定的情況。
　　最后，建立母體心電的動(dòng)態(tài)模型并利用粒子濾波進(jìn)行母胎分離。M估計(jì)對(duì)腹壁混合心電母胎R波重疊的情況估計(jì)并不穩(wěn)定，作為典型離散動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的母體心電，文中利用局部跟蹤能力更強(qiáng)的動(dòng)態(tài)魯棒濾波方法粒子濾波進(jìn)行母胎分離，且結(jié)合更多地母體心電先驗(yàn)知識(shí)，將靜態(tài)雙半高斯核模型推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)模型：2狀態(tài)模型和18狀態(tài)模型。通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)和粒子濾波(PF)進(jìn)行性能對(duì)比分析，驗(yàn)證了2模型下的粒子