浅析胎儿心电监护系统 答辩论文课件

1、浅析胎儿心电监护系统浅析胎儿心电监护系统 目录目录引言一、胎儿心电简介二、基于自适应谱线增强技术的胎儿心电信号提取三、胎儿心电监护系统设计四、结论 引言引言随着社会的不断发展，人们的就医状况也得到了大大的改善，随之而来的是对出生人口的健康状况以及质量的要求更为严格。胎儿心电信号反映了胎儿的心脏活动状况，是胎儿健康状况的重要指标，所以在围产期的胎儿心电信号进行监护是十分必要的。据统计，我国缺陷儿童的数量在逐年增长，很大一部分是由于胎儿在生长发育过程中出现严重的缺氧、缺血造成的。出生缺陷目前已成为影响我国人口质量的一个主要问题。因此，应该密切关注围产期胎儿心电的变化情况。胎儿心电监护主要包含两部分

2、，分别是胎儿心电信号的提取和胎儿心电监护系统的研究，这两部分都是当前胎儿信号检测领域研究的热点问题，也是本文研究的主要内容。 一、胎儿心电简介一、胎儿心电简介当心肌收缩时会引起心肌细胞的去极化，产生电位变化，这种电位变化可以通过体表的电极检测出来。这种电位变化具有一定的规律与周期，通过描绘其变化曲线就得到临床上记录的心电图（electrocardiogram，ECG）。典型的心电图波形特征如图1-1所示。图1-1 心电图波形 一、胎儿心电简介一、胎儿心电简介（a）微弱性（b）低频特性（c）高噪声背景（d）安全性 二、基于自适应谱线增强技术的胎儿心电信号提取二、基于自适应谱线增强技术的胎儿心电信

3、号提取 滤波器往往以系统的形式出现的，它的作用是从含噪信号中提取有用的信息。同时它也常常被称为频率的选择器，是通过改变输入的信号的一些频率成分或者某个频带，进而改变其频谱结构。自适应滤波器主要有无限冲激响应(IIR)和有限冲激响应(FIR)两种类型，滤波器结构的选择对算法的处理起着重要的影响。IIR型结构滤波器的传输函数既有零点又有极点，他可以用不高的阶数实现具有陡峭通带特性，缺点是稳定性不好，且相位特性难于控制。FIR滤波器是全零点滤波器，它是稳定的，且能实现线性的相位特性，因此，自适应滤波器的结构通常采用FIR型滤波器的横向结构，如图2-1所示。图2-1 自适应滤波的原理图 二、基于自适应

4、谱线增强技术的胎儿心电信号提取二、基于自适应谱线增强技术的胎儿心电信号提取 自适应滤波算法是采用前一刻得到的参数结果，根据某种确定的准则，在迭代计算过程中自动地调整滤波器的参数，来获取有用信号和干扰信号的一些随着时间变化的特性，进而达到滤波的效果。它有两种算法：最小均方算法和变步长自适应算法。本文采用变步长的自适应算法。 对变步长LMS算法的步长的选择需遵循以下两个原则：（1）在开始阶段以及系统在发生突变的时候，保证步长足够大，从而保证得到较好的收敛速度和跟踪能力。（2）当算法的收敛速度逐渐变小，达到稳定状态时，步长的变化也需要趋近于零，使得系统的稳态误差也趋近于零。自适应谱线增强算法是一种新

5、的变步长的LMS的自适应算法，它可将有用信号从含加性噪声的混合信号中检测出来。原理如图2-2所示：图2-2 自适应谱线增强系统的原理 二、基于自适应谱线增强技术的胎儿心电信号提取二、基于自适应谱线增强技术的胎儿心电信号提取 本文引用一种新的自适应谱线增强算法，该算法是通过误差变化率b(n)来控制步长(n)的变化，进而使系统达到稳定状态时，停止计算。而且，我们还提出了一个步长向量 和一个控制步长的因子k，通过它们对步长进行调整。) 1()()(nenenU 基于b(n)变步长的LMS自适应谱线增强算法具有以下几个特征：（1）在开始阶段要保证步长的较大，从而保证收敛速度和追踪速度的大小。 （2）达

6、到稳定状态时，步长较小。（3）计算量较小，实现的可能性较大。（4）抗干扰的性能较好。图2-2 自适应谱线增强系统的原理 二、基于自适应谱线增强技术的胎儿心电信号提取二、基于自适应谱线增强技术的胎儿心电信号提取图2-3 m 不同，=k2.0,8 时函数的关系曲线 图2-4 k 不同，=m3,8 时函数的关系曲线图2-5 不同，m=3,2.0 时函数的关系曲线 图2-3、2-4表示的是步长(n)与误差变化率的变化关系曲线。在图2-5中验证的是mk,保持不变，不同的情况下，步长(n)与误差变化率的关系。由此看来，参数mk,不同的选择决定了系统的不同效果，在实际应用中需要根据系统的具体环境和要求对其进

7、行选择。 二、基于自适应谱线增强技术的胎儿心电信号提取二、基于自适应谱线增强技术的胎儿心电信号提取 如图2-6所示表示的是自适应谱线增强提取胎儿心电信号的原理，利用它提取胎儿的心电信号。图2-6 自适应谱线增强提起胎儿心电信号的原理从图2-6的)b中能够看到，在提取胎儿的心电信号的系统中，两个通道的输入分别是从母体的胸部和腹部获取，其中参考信号是从母体的胸部获取，原始信号是从母体的腹部获取，该信号是母体的心电信号和胎儿的心电信号的叠加，其中胎儿的心电信号是对应图3-6的)a中的有用信号()ts，母体的心电信号是对应图2-6的a）中的噪声n(t)。 二、基于自适应谱线增强技术的胎儿心电信号提取二

8、、基于自适应谱线增强技术的胎儿心电信号提取从上边验证结果中可看出，利用临床数据，采用自适应谱线增强算法可以提取胎儿的心电信号。只是由于该方法是基于多通道的采集算法，对于母体的腹部和胸部的检测位置要求较严格。为了能够能到更好地效果，在条件允许的情况下应采用多级导联对这两个信号进行采集。图2-7 母体的腹部信号图2-8 母体的胸部信号 图2-9 胎儿的心电信号系统功能的实现（1）数据采集功能的实现（2）胎儿心电信号的提取（3）数据管理系统的实现 三、胎儿心电监护系统设计三、胎儿心电监护系统设计系统功能的应用 一、是用户信息的管理，主要实现对用户信息地管理及存储。 二、是数据存储的管理与回放，主要实现对所采集的数据的存储管理，及数据回放的功能。 三、胎儿心电监护系统设计三、胎儿心电监护系统设计主页面中包含了如下几个功能：数据的采集、历史数据的记录、用户添加、用户编辑。用户编辑又包括：用户的修改和删除。 作为保障围产期孕妇和胎儿安全、实现优生优育的重要手段之一胎儿监护，得到了广泛的应用。在胎儿监护中最有效得分方法之一胎儿心电监护，它是在围产期对胎儿心电信号进行监测，进而了解胎儿的心脏活动状况。本文主要对提出自