一种孕妇腹部分段阻抗测量方法以及胎儿体重估算方法与流程

本发明涉及计生
技术领域：
，具体地，涉及孕妇腹部分段阻抗测量方法以及胎儿体重估算方法。
背景技术：
：胎儿体重的变化对于妊娠期孕妇健康监护有着重要的研究意义，胎儿体重的大小直接决定了孕妇的待产选择方式，可有效保证了孕妇与胎儿安全。胎儿体重是决定分娩方式的重要因素之一。近十年来，我国的剖宫产率居高不下，原因是多方面的，不能准确地预测胎儿体重是重要原因之一，医生估计胎儿体重不准确，不能很好的指导孕妇选择分娩方式。另一方面，胎儿体重估计错误，可能导致在试产过程中出现各种难产，如肩难产、臂丛神经损伤及新生儿窒息等严重并发症的发生。因此，准确地预测胎儿体重是医生对孕妇进行临床处理的一个重要依据，也是减少危生儿并发症及降低剖宫产率的有力保障。目前，通过胎儿双顶径预测胎儿体重的公式较多，大多数均较复杂，难以记忆及推广。虽然胎儿腹围是预测胎儿体重的较好指标，但胎儿腹围的测量受羊水量和胎方位的影响，测量误差仍较大。因超声波无损害性、使用简便、测量精确，故可用以预测胎儿体型大小。利用超声测量胎儿各项生物指标，不仅可以判断胎儿的生长发育情况，对于准确估计胎儿体重也有重要意义。超声预测胎儿体重公式很多，文献报道超声测量胎儿肝脏、胎儿腹部皮下组织、股骨长、头围、腹围等因素，与胎儿体重相关性较高。实际操作中，超声测量对检查者技术水平要求比较高，各种复杂的情况均可影响腹围层面的显示，无法显示标准层面就很难得到准确的腹围测量值。在非专利文献1中，宋晓锋等根据孕妇的宫高、腹围等参数以及b超测量胎儿的双顶径、股骨长、腹围等指标，采用数学方法建立胎儿体重估算公式，但该方法依据经验性回归分析，预测结果误差较大。在非专利文献2中，刘致君等考虑了腹壁脂肪厚度以及先露高低因素的影响，胎儿体重估算主要根据宫高*腹围为基础，但在临床应用中测量分娩前腹壁厚度有很大难度。在非专利文献3中，姚勤等利用b超测量肝脏面积预测胎儿体重，妊娠晚期胎儿体重的增加主要与脂肪堆积和肝糖原的存储有关。但当胎儿营养过剩，肝脏面积增大会造成误差较大；同时，基层医院超声测量腹围准确性欠佳，临床应用受到影响。在非专利文献4中，吴君等研究者采用人工神经网络等人工智能方法用于测量胎儿体重，在一定程度上提高了预测精度，但人工神经网络还存在网络结构复杂、训练时间长等缺点，临床验证有待推广。在非专利文献5中，陈晓甜等探讨了孕期母体成分与新生儿出生体重的关系，统计分析表明了孕期体重的增加与母体各种体成分的改变有关，但没有给出一个体成分与胎儿体重的估算模型。现有技术文献非专利文献1：宋晓峰,韩平,邹丽,陈德钊,胡上序，基于支持向量机的足月胎儿体重预测新方法[j]，中国生物医学工程学报,2004,(06):516-522。非专利文献2：刘致君,李桂荣,郭兴巧，预测胎儿体重新方法与传统方法的比较[j]，中国妇幼保健,2008,(24):3478-3479。非专利文献3：姚勤,潘维敏,邵冬红,刘佩秋，b超测量胎儿肝脏面积预测胎儿体重的价值[j]，山东医药,2003,(24):15-16。非专利文献4：吴君,杨太珠,林江莉,罗红,李德玉,汪天富,郑昌琼，基于人工神经网络的足月胎儿体重预测方法[j]，生物医学工程学杂志,2005,(05):922-925+929。非专利文献5：陈晓甜,许萍,李洁,王志群,赵霞,沈山梅,王静,王淑安，孕期母体成分与新生儿出生体重的关系，中国妇幼保健,2015年,30(1):54-57。根据上述文献分析可以看出，国内妊娠期孕妇胎儿体重测量大多基于b超、宫高等方法，存在以下不足：(1)大多测量方法均是基于线性回归模型，测量成本较高、测量方式复杂、估计误差较大，测量精度受样本量影响较大；(2)妊娠期孕妇需按孕周进行多次测量，测量过程要保证孕妇与胎儿安全性，增加了操作人员的负担和孕妇的测量次数。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供一种不需要进行b超检测、宫高测量，能够有效降低胎儿体重估算成本与复杂度的孕妇腹部分段阻抗测量方法以及胎儿体重估算方法。为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：一方面，根据本发明实施例的孕妇腹部分段阻抗测量方法，包括如下步骤：建立孕妇腹部分段阻抗测量的四端口网络；根据所述四端口网络，计算所述孕妇腹部分段阻抗。根据本发明实施例的四端口网络，能够实现孕妇腹部阻抗的分段测量，为腹部阻抗及体成分变化分析、孕期胎儿体重大小估计提供技术支撑。根据本发明的一些实施例，所述四端口网络包括两个测量电极和两个激励电极。可选地，所述两个测量电极分别为第一测量电极和第二测量电极，所述第一测量电极连接所述孕妇的左侧腰部与右侧腰部，所述第二测量电极连接所述孕妇的一侧的腰部与所述一侧的髋部；所述两个激励电极分别为第一激励电极和第二激励电极，所述第一激励电极连接所述孕妇的左侧髋部与右侧髋部，所述第二激励电极连接所述孕妇的另一侧的腰部与所述另一侧的髋部。进一步地，可以分别通过所述第一激励电极和所述第二激励电极对所述四端口网络进行激励，以计算与所述第一测量电极、第二测量电极、第一激励电极、以及所述第二激励电极相对应的四段阻抗。具体而言，可以在所述第一激励电极的两端接入预定电流进行激励，并测量所述第一激励电极与所述第一测量电极、所述第二测量电极、所述第二激励电极之间电压差，在所述第二激励电极的两端输入所述预定电流进行激励，并测量所述第二激励电极与所述第一测量电极、所述第二测量电极、所述第一激励电极之间电压差，根据所述第一激励电极与所述第一测量电极、所述第二测量电极、所述第二激励电极之间电压差，以及所述第二激励电极与所述第一测量电极、所述第二测量电极、所述第一激励电极之间电压差，计算与所述第一测量电极、第二测量电极、第一激励电极、以及所述第二激励电极相对应的四段阻抗。另一方面，根据本发明实施例的胎儿体重估算方法，包括如下步骤：采用根据上述任一实施例所述的孕妇腹部分段阻抗测量方法测量所述孕妇的腹部分段阻抗；根据所述腹部分段阻抗获取腹部等效阻抗；根据所述腹部等效阻抗，确立胎儿体重估算模型；根据所述胎儿体重估算模型以及所述孕妇的身体参数，计算所述胎儿体重。所述等效阻抗的计算公式如下式所示：其中，r等效表示所述等效阻抗，r1、r2、r3、r4分别表示所述四端口网络所对应的四段阻抗。根据本发明的一些实施例，分别计算2个不同频段(例如250hz和500hz)下的腹部分段阻抗以及腹部等效阻抗，并根据所述不同频段下的腹部分段阻抗以及腹部等效阻抗，以及所述孕妇的身体参数，确立所述胎儿体重估算模型。进一步地，所述胎儿体重估算模型如下式所示：y＝78*(ti-20)+(α*h*h)/r250等效+(β*δw)/r500等效其中，y为胎儿体重，单位为克(g)；h为孕妇的腹围，单位为厘米(cm)；δw为孕妇体重增长，检测时与孕前体重差，单位克(g)；ti为孕周；r250等效、r500等效分别表示第1频段(即250hz)与第2频段(即500hz)下的等效阻抗，α、β为参考系数。更进一步地，所述参考系数α通过下式进行计算：所述参考系数β通过下式进行计算：其中r250、r500、y、h、δw、ti均为第1个样本中测试数据；r250'、r500'、y'、h'、δw、ti为第2个中的测试数据，将r250等效记作r250，将r500等效记作r500，将r250等效′记作r250′，将r500等效记作r500′。可选地，选取一组检验样本，根据所述检验样本的实际孕妇身体参数，按照所求得的所述α、β值来估算所述胎儿体重，并比较估算所得体重与检验样本的实际体重，选取误差最小的两个样本重新计算所述参考系数α和β，根据重新计算得到的α、β来确立所述胎儿体重估算模型。优选地，所述ti大于或等于25。本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：(1)本发明提供的孕妇腹部分段阻抗测量方法，能够实现孕妇腹部阻抗的分段测量，为腹部阻抗及体成分变化分析、孕期胎儿体重大小估计提供技术支撑。(2)本发明提供的一种基于体成分(即孕妇腹部分段阻抗)的胎儿体重估算方法，能够实现孕期胎儿体重估计，不需要进行b超检测、宫高测量，有效降低胎儿体重估算成本与复杂度。附图说明图1a为根据本发明实施例的孕妇腹部分段阻抗测量方法中的四端口网络人体分布图，其中，r1表示第一激励电极，r2表示第一测量电极，r3表示第二测量电极，r4表示第二激励电极；图1b表示在第一激励电极上施加电流进行激励时，电流流经人体示意图；图1c表示在第二激励电极上施加电流进行激励时，电流流经人体示意图；图2表示根据本发明实施例的胎儿体重估算方法的流程示意图；图3表示根据本发明实施例的胎儿体重估算方法中确立胎儿体重估算模型的流程示意图；图4表示根据本发明实施例的胎儿体重估算方法预测的体重与实际体重误差曲线图；图5显示了根据最优预测模型预测的体重与真实值。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图具体描述根据本发明实施例的孕妇腹部分段阻抗测量方法。根据本发明实施例上所述的孕妇腹部分段阻抗测量方法，包括如下步骤：(1)建立孕妇腹部分段阻抗测量的四端口网络。在本发明中，孕妇腹部阻抗测量模型采用一个四端口的阻抗网络。为了减少皮肤与电极间接触阻抗产生的影响，且能够通过尽量少的测量估算出孕妇腹部阻抗的数值，利用四电极生物电阻抗测量。如图1a～图1c所示，所述四端口网络包括两个测量电极和两个激励电极。在本发明的一个示例中，如图1a所示，所述两个测量电极分别为第一测量电极r2和第二测量电极r3，第一测量电极r2连接所述孕妇的左侧腰部与右侧腰部，第二测量电极r3连接所述孕妇的一侧(图1a的右侧，对应于孕妇实际身体的左侧)的腰部与所述一侧的髋部。另外，所述两个激励电极分别为第一激励电极r1和第二激励电极r4，第一激励电极r1连接所述孕妇的另一侧的腰部与所述另一侧的髋部(即第一激励电极r1与第二测量电极r3相对一侧)，第二激励电极r4连接所述孕妇的左侧髋部与右侧髋部。需要注意的是，上述仅仅只是一个示例，例如，第一激励电极r1可以与第二测量电极r3的位置进行调换，第二激励电极r4也可以与第一测量电极r2位置进行调换，或者，上述第一激励电极r1与第二测量电极r3、第二激励电极r4与第一测量电极r2的位置同时进行调换。在本发明的如下描述中，为了简化起见，进对于图1a～图1c的情形进行说明。本领域的技术人员在下述描述的基础上，可以基于上述位置调换，进行孕妇腹部阻抗测量，这些变更都应属于本发明的范围内。(2)根据所述四端口网络，计算所述孕妇腹部分段阻抗。通过上述设置的四端口网络，分别通过第一激励电极r1(如图1b所示)和第二激励电极r4(如图1c所示)对所述四端口网络进行激励，计算与所述第一测量电极、第二测量电极、第一激励电极、以及所述第二激励电极相对应的四段阻抗。在本发明的一些实施例中，在第一激励电极r1的两端接入预定电流进行激励，并测量第一激励电极r1与第一测量电极r2、第二测量电极r3、第二激励电极r4之间电压差；此后，在第二激励电极r4的两端输入所述预定电流进行激励，并测量第二激励电极r4与第一测量电极r2、第二测量电极r3、第一激励电极r1之间电压差；最后，根据上述测得的第一激励电极r1与第一测量电极r2、第二测量电极r3、第二激励电极r4之间电压差，以及第二激励电极r4与第一测量电极r2、第二测量电极r3、第一激励电极r1之间电压差，计算与第一测量电极r2、第二测量电极r3、第一激励电极r1、以及第二激励电极r4相对应的四段阻抗。下面，参考附图详细说明孕妇腹部分段阻抗的计算过程。图1b为电流接通ac(第一激励电极r1)时，电流流经腹部阻抗的示意图。电流流经ab、bd、dc，并与ac形成并联电路。此时，分别测量上ab、bd、dc三处电压值，即可通过电压之比得到相对应阻抗之比。如图1c示出了当电流接通cd(第二激励电极r4)时，电流流经ca、ab、bd，并与dc形成并联电路。此时，分别测量ca、ab、bd三处电压值，即可通过电压之比得到相对应阻抗之比。由四端口电路网络的测量原理可知，可以得到6对有效激励-测量端口的对应关系(见表1)。表1有效激励-测量端口对应表在ac端口(即第一激励电极r1两端)接入电流激励时，由图1b可知：其中，式(1)中，电流i加在左腰部a与左胯部c间，测量得到a与c间的电压为vac-ac。为方便求解，根据电路原理，当电流流过相同电路时，不同端口处电压值比等于其端口电阻抗之比，当电流i加在左腰部a与左胯部c间，分别在测量vab、vbd、vcd三处电压，此时即可得到阻抗r2、r3、r4三处阻抗值比如下公式(2)。同理，如图1c所示，在c与d间增加激励电流，测量相对应阻抗之比如公式(3)，对应公式如下：vac-ab:vac-bd:vac-cd＝r2:r3:r4(2)vcd-ac:vcd-ab:vcd-bd＝r1:r2:r3(3)根据上述式(2)和(3)可得：进一步，通过计算可得：将上述式(5)带入(1)中可得：更进一步，将上述式(6)带入式(5)计算可得孕妇腹部人体阻抗值分别为：化简上述式(7)、式(8)、式(9)可得：腹部四段阻抗r1、r2、r3、r4可由上述的公式(10)、(6)、(11)、(12)计算得到。下面，结合图2和图3，说明根据本发明实施例的胎儿体重估算方法。如图2所示，根据本发明实施例的胎儿体重估算方法，包括如下步骤：a.首先，获取孕妇腹部分段阻抗。具体地，可以参考上述方法进行计算。b.接着，根据所述腹部分段阻抗获取腹部等效阻抗。例如，所述等效阻抗的计算公式如下式所示：其中，r等效表示所述等效阻抗，r1、r2、r3、r4分别表示所述四端口网络所对应的四段阻抗。c.接下来，根据所述腹部等效阻抗，确立胎儿体重估算模型。具体而言，可以在上述步骤b中，分别计算2个不同频段下的腹部分段阻抗以及腹部等效阻抗，并根据所述不同频段下的腹部分段阻抗以及腹部等效阻抗，确立所述胎儿体重估算模型。所述胎儿体重估算模型如下式所示：y＝78*(ti-20)+(α*h*h)/r250等效+(β*δw)/r500等效(14)其中，y为胎儿体重，单位为克，h为孕妇的腹围，单位为厘米，δw为孕妇体重增长，检测时与孕前体重差，单位为克，ti为孕周，r250等效、r500等效分别表示第1频段与第2频段下的等效阻抗，α、β为参考系数。进一步地，对于两个样本进行测试，并根据测试值计算所述参考系数α和β。其中，所述参考系数α可以通过下式进行计算：所述参考系数β通过下式进行计算：其中r250、r500、y、h、δw、ti均为第1个样本中测试数据；r250'、r500'、y'、h'、δw、ti为第2个中的测试数据。需要说明的是，为了使公式简洁，将r250等效记作r250，将r500等效记作r500，将r250等效′记作r250′，将r500等效记作r500′。进一步地，为了优化所述参考系数，可以选取一组检验样本，根据所述检验样本的实际孕妇身体参数，按照所求得的所述α、β值来估算所述胎儿体重，并比较估算所得体重与检验样本的实际体重，选取误差最小的两个样本重新计算所述参考系数α和β，根据重新计算得到的α、β来确立所述胎儿体重估算模型。下面，参考图3详细说明α、β的优化。如图3所示，首先，初始化数据，将样本分为待测样本和检验样本(如下表1所示)，将待测样本两两进行组合，构成数据集l。将表2中前10组作为待测样本，待测样本之间两两组合，进行胎儿体重模型的估算。后3组作为检验样本，检验该模型的正确度。表2不同孕周怀孕中晚期b超部分数据与腹部分段阻抗测量部分数据样本胎儿体重(y)孕周(ti)腹围均值(h)r250等效δwr500等效1817.92519.6410.355.419.521192.52621.6210.455.819.831294.32721.8110.76.220.241571.22822.869.36.617.751663.22923.7112.2723.161981.13024.8810.557.419.472234.93125.7810.057.81982396.13226.210.458.219.792658.03327.7812.358.623.4102780.93427.9912.2923112959.83528.748.89.416.5123112.23629.4410.459.819.6133186.43730.1411.5510.221.6前10组为待测样本，将待测样本两两组合(以样本1与样本2～10的组合分别记作组合1至组合9，以样本2与样本3～10的组合分别记作组合10至组合17，依次类推)共可求出45种α、β组的结果。在这45种组合的情况下，根据预测体重与实际体重的误差，求出最优的α、β组合。具体地，首先，选取待测样本数据集l中的一组样本1和2,根据实施例1中s4推到出的预测公式，推到出可调整系数α、β，如下所示：其中r250、r500、y、h、δw、ti均为第1个样本中测试数据；r250'、r500'、y'、h'、δw、ti为第2个中的测试数据，将r250等效记作r250，将r500等效记作r500，将r250等效′记作r250′，将r500等效记作r500′。此后，再根据体重预测公式即可求出相对应α的数值：接着，利用样本1和样本2中数据分别求解出对应的α和β值。然后用求解得到的α和β值代入式(14)，以确定胎儿体重估算模型。并计算根据体重估算模型计算的体重与实际体重的差。如上，参考上述，分别算出45个组合情况下的α和β值，带入式(14)，估算体重。45个组合的具体的体重估算结果与实际体重的误差结果如图4所示。在这45种组合的情况下，根据预测体重与实际体重的误差，求出最优的α、β组合，并以最优的α、β组合确定体重估算模型式(14)。此后，将检验样本11带入上述确认后的式(14)，进行胎儿体重估算。同样地，将检验样本12、13也分别进行胎儿体重估算。此后，按照误差大小进行排序，以误差最小时的两组检验样本重新计算α和β值。胎儿体重估算模型适用于怀孕中晚期，尤其是ti≥25，也就是说尤其适用于25周及以后胎儿体重的估计。d.最后，根据所述胎儿体重估算模型以及所述孕妇的身体参数，计算所述胎儿体重。在确定了胎儿体重估算模型之后，根据胎儿体重估算模型以及所述孕妇的身体参数(孕妇的腹围、孕妇体重增长、以及孕周)，计算所述胎儿体重。根据优化后的α和β值以及胎儿体重估算模型，对胎儿体重进行估算，结果示于图5。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12