非侵入式胎兒心電信號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)護更加有效，從而具有更為廣闊的醫(yī)用前景。實際孕婦腹壁檢測時由于母體呼吸、宮縮和胎動等因素影響，使得原本很弱的胎兒心電除了受母體心電的干擾外，還面臨更為復雜的噪聲環(huán)境，其中可能包括大幅度強脈沖的肌電噪聲，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、，重點研究在保證盡可能不損失胎兒心電的前提下更精確地進行母體心電干擾抑制。鑒于母體心電波形的穩(wěn)定和準周期性質，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估計和粒子濾波進行母體分離工作。
　　首先，進行腹壁心電信號預處理與模型初始參數(shù)的確定。預處理即研究快速穩(wěn)定去除心電信號中混雜的基線漂移和工頻干擾，并對肌電等脈沖噪聲建立統(tǒng)計模型。母體心電模型的初始參數(shù)主要利用R波檢測和混合心電平均心拍的M估計擬合來得到。
　　接著

3、，建立母體心電的靜態(tài)模型并利用M估計進行母胎分離。預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，導致傳統(tǒng)的基于噪聲統(tǒng)計特性為高斯分布的估計理論并不適用，因此利用抗差能力強的M估計來進行母胎分離。而且為了提高估計精度將經(jīng)典三維高斯核模型改進為雙半高斯核模型。通過仿真實驗對最小二乘法與三種M估計進行性能對比分析，驗證了M估計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，且對母體估計誤差較大

4、，適用于母體波形比較穩(wěn)定的情況。
　　最后，建立母體心電的動態(tài)模型并利用粒子濾波進行母胎分離。M估計對腹壁混合心電母胎R波重疊的情況估計并不穩(wěn)定，作為典型離散動態(tài)系統(tǒng)的母體心電，文中利用局部跟蹤能力更強的動態(tài)魯棒濾波方法粒子濾波進行母胎分離，且結合更多地母體心電先驗知識，將靜態(tài)雙半高斯核模型推導出對應的實時模型：2狀態(tài)模型和18狀態(tài)模型。通過仿真實驗對擴展卡爾曼濾波(EKF)和粒子濾波(PF)進行性能對比分析，驗證了2模型下的粒子