【摘 要】
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胎儿心电信号(Fetal Electrocaridigram,FECG)是一种产生于胎儿心脏搏动,经子宫向外传导,并能在孕妇腹壁检测到的生理电信号。完整的胎儿心电图能够准确区分胎儿心脏搏动的微小
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胎儿心电信号(Fetal Electrocaridigram,FECG)是一种产生于胎儿心脏搏动,经子宫向外传导,并能在孕妇腹壁检测到的生理电信号。完整的胎儿心电图能够准确区分胎儿心脏搏动的微小电位变化,可作为认知和诊断胎儿心脏问题的重要工具。由于胎儿心电信号在时域、频域、空域与母体心电干扰及其他噪声大部重叠、信噪比极低、已有源分离算法也未能充分利用信号先验信息,导致非侵入式胎儿心电信号提取十分困难,临床上难以应用。针对上述问题,本文提出了一种基于循环平稳特性的胎儿心电信号半盲提取算法,解决了残留母体心电和肌电等脉冲噪声干扰问题,实现了非侵入式胎儿心电信号有效提取。本文主要工作与创新点如下:①针对腹壁混合信号中,母体心电R波幅度大、时域具有准周期结构,提出了一种基于单通道SVD的母体心电干扰消除算法。该算法从主成分分析思想出发,首先构造关于母体心拍的周期矩阵,然后运用SVD算法提取周期矩阵的主要成分,最后从腹壁混合信号中减去提取的主要成分实现母体心电干扰的消除,剩余混合信号为带噪胎儿心电信号。②针对剩余混合信号中,胎儿心电信号具有循环平稳特性,提出了一种基于循环平稳特性的多通道半盲提取算法。该算法从广义特征值分解形式的ICA基本思想出发,首先估计出胎儿心电信号的循环频率,构造基于循环平稳度的分离准则,然后将其转换为广义Rayleigh商形式,通过广义特征值分解提取具有循环平稳特性的胎儿心电信号,基本解决了胎儿心电信号中残留母体心电和肌电等脉冲噪声干扰问题。③结合上述单通道与多通道算法,设计了一套完整的胎儿心电信号半盲提取系统。该系统主要分为预处理、预白化、半盲提取与后处理四个部分,依次从混合信号中去除母体心电干扰与残留的肌电等脉冲噪声,最终得到清晰的胎儿心电信号。实验结果表明:本文提出的半盲提取算法能够有效提取出清晰的胎儿心电信号,并且在胎儿心率估计与胎儿心电波形形态估计方面优于传统的源分离算法;当导联系统配置方案相同时,本文算法基本能够从不同孕妇心电数据中提取出清晰的胎儿心电信号。
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