胎兒心電信號(hào)提取方法研究.pdf

1、胎兒心電信號(hào)(fetal electrocardiogram, FECG)能夠反映胎兒的宮內(nèi)生理活動(dòng)狀況,通過對(duì)圍產(chǎn)期胎兒心電的監(jiān)護(hù)和觀測(cè),可以監(jiān)測(cè)胎兒的健康狀況,從而達(dá)到降低圍產(chǎn)兒發(fā)病率與死亡率的目的。但是目前難以提取得到清晰的FECG,限制了FECG臨床上的應(yīng)用。本論文首先介紹了FECG提取的研究背景和意義,闡述了國內(nèi)外FECG提取的發(fā)展動(dòng)態(tài)。
　　近年來盲信號(hào)分離方法被引入 FECG提取領(lǐng)域,被認(rèn)為提取效果較好、具有較好的應(yīng)

2、用前景。由于傳統(tǒng)的盲源信號(hào)分離方法一般限于處理非高斯、平穩(wěn)信號(hào),且對(duì)噪聲的抑制能力不強(qiáng),本文研究了基于時(shí)頻盲源分離(blind source separation based on time-frequency distributions, TFBSS)的FECG提取方法。采用臨床實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與基于RLS(recursive least square, RLS)的自適應(yīng)濾波法、基于DNN(dynamic neural network, DN

3、N)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的FECG提取結(jié)果進(jìn)行比較。為使提取得到的FECG更加清晰,本文采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸?empirical mode decomposition, EMD)去噪,并與去噪前的FECG進(jìn)行比較。
　　由于基于盲源分離的FECG提取方法,需要導(dǎo)聯(lián)數(shù)多,計(jì)算復(fù)雜度大。本文在介紹統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論、回歸支持向量機(jī)理論的基礎(chǔ)上,引入改進(jìn)的支持向量機(jī)算法(v-support vector regression, v-SVR),并系統(tǒng)詳細(xì)地介

4、紹了基于v-SVR的胎兒心電信號(hào)提取的原理,在僅使用兩導(dǎo)聯(lián)的情況下,完成了基于 v-SVR的胎兒心電信號(hào)的提取。為進(jìn)一步說明本論文方法較其他常用兩導(dǎo)聯(lián) FECG提取方法的優(yōu)勢(shì),本文分別對(duì)采用 Patrick E. McSharry提出的合成動(dòng)態(tài)心電的模型合成的心電信號(hào)和由Lathauwer提供的臨床實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),從對(duì)比觀察法和量化性能分析兩個(gè)方面,與基于 RLS的自適應(yīng)濾波法、基于 ANFIS(adaptive neuro-fuzzy in

5、ference systems, ANFIS)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和基于 DNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及基于在線最小二乘支持向量機(jī)(online least squares support vector machines, OLSSVM)的胎兒心電信號(hào)提取方法,進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析。其中,合成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的FECG提取實(shí)驗(yàn)及對(duì)比實(shí)驗(yàn)的量化性能指標(biāo),采用質(zhì)量信噪比qSNR和互相關(guān)系數(shù)r;對(duì)于臨床實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的FECG提取實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)的量化性能指標(biāo),采用特征值分析信噪