根据母体腹部ecg记录的胎儿心率提取的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请总体设及从母体腹部屯、电图化CG)记录来提取胎儿屯、率。其具体结合空间 滤波和基于自适应规则的胎儿QRS检测的使用而应用并且将特别参考其进行描述。然而，应 理解，其也适用于其他使用场景并且不一定限于前述应用。
【背景技术】
[0002] 屯、脏缺陷是最常见的出生缺陷之一并且是与出生缺陷有关的死亡的主要原因。每 年，大约1/125婴儿伴随某种形式的先天屯、脏缺陷出生。先天屯、脏缺陷起源于在屯、脏形成时 怀孕期的早期，并且其可能影响屯、脏的任何部分或功能。由于遗传综合征、遗传性疾病或者 诸如感染或药物误用的环境因素，因而可能发生屯、脏崎形。然而，除在分娩期间外，胎儿屯、 电描记法尚未证明为用于对特定结构缺陷进行成像的有效工具。
[0003] 胎屯、信号的检测和分析是胎儿健康监测的主要成分并且具有胎儿屯、率失常、胎儿 行为状态等等的监测中的各种应用，但是胎儿屯、电描记法对于更加总体的问题，例如归因 于使厮带窒息的特定胎位的一般缺血，是受限的。该限制的原因在于，无创胎儿屯、电图 化CG)被胎儿大脑活动、肌动描记(肌肉）信号(来自母亲和胎儿二者）、电信号必须穿过的不 同的介电生物媒体的运动伪影和多个层所污染。胎儿ECG比另一干扰生物信号(母体屯、脏信 号、子宫收缩)弱得多并且常常被胎儿大脑活动、肌动描记(肌肉）信号（来自母亲和胎儿二 者)和运动伪影所污染。希望连续的胎儿屯、率(F皿)监视器减少未诊断的胎儿缺氧，但是输 出常常是不可靠的并且难W解释，运导致健康婴儿的分娩的增加的剖宫产率。
[0004] 用于测量F皿的最准确的方法是使用胎儿头皮电极的直接胎儿屯、电图（FECG)，其 仅可能使用在分娩中但是由于其相关联的风险通常不使用在临床中。无创性FECG监测是通 过放置在期望的母亲的腹部上的电极来测量的。在具有可忽略的风险的怀孕期的第四个月 的中间之后，可W使用该方法。然而，检测腹部ECG信号中的FHR常常是困难的，因为母体ECG 中通常具有较大的幅度并且母体ECG的R峰常常与胎儿ECG的R峰交叠。使用复杂的信号处理 技术在FHR估计方面具有经改进的准确度。仍然存在大量的改进空间。
[0005] 现今，胎儿监测基于胎儿屯、率并且不并入胎儿ECG(fECG)波形特性的特性，其是孩 子和成人二者的屯、脏评价的基石。从临床实践排除该最关键的信息源的主要原因在于，可 靠地测量巧CG的技术大部分是不可用的。因此，尚未大规模地进行使ECG特性与新生儿结果 相关的研究。
[0006] 如所讨论的母体ECG是潜在的噪声，其污染胎儿ECG。
[0007] -般地，现有的ECG分析技术针对ECG信号主导存在于记录通道中的噪声的情况调 谐。在事实并非如此的情况中，例如当使用低成本ECG设备时或者当试图从放置在母亲上的 腹部电极记录胎儿屯、跳时，归因于噪声的信号偏差可W变得与归因于屯、脏的电活动的信号 偏差不能区分。
[000引可靠的胎儿屯、率和胎儿ECG信号的提取将使能屯、脏崎形的早期检测中的临床医师 并且帮助其及时将适当的药物开处方，或者考虑分娩期间或者出生之后的必要的预防措 施。尽管成人屯、电描记法和信号处理技术的进步，但是胎儿ECG的分析仍然处于其初期。通 过将电极放置在分娩前(在分娩之前）的母亲的腹部之上的腹部巧CG监测的临床潜在性已 经受获得可靠的fECG中的困难所影响。存在对于从母体ECG提取fECG的方法的需要。
【发明内容】
[0009] 本申请提供克服W上提到的问题和其他问题的新并经改进的方法和系统。
[0010] 根据一个方面，提供了一种用于使用计算机处理器来从至少一个母体信号提取胎 儿屯、率的系统。所述系统包括:传感器，共附接到患者W接收腹部ECG信号；W及记录器和数 字转换器，其在母体信号缓存器中记录并数字化每个至少一个母体信号。所述系统还包括 识别所述母体信号缓存器中的候选峰的峰检测器。所述系统的信号堆叠器将至少一个母体 信号缓存器进行堆叠并且划分为多个片段，每个片段包括一个候选峰并且空间滤波器识别 并且衰减母体信号缓存器的多个片段中的母体QRS信号，所述空间滤波器包括主成分分析 和正交投影中的至少一个，W产生原始胎儿ECG信号，所述原始胎儿ECG信号被存储在原始 胎儿ECG缓存器中。所述系统还包括:胎儿QRS识别器，其用于通过主成分分析和跟随有基于 规则的fGRS提取的峰检测器中的至少一个来识别原始胎儿ECG缓存器中的峰；W及融合器， 其根据所识别的峰来计算和融合胎儿屯、率。
[0011] 根据另一方面，提供了一种从至少一个母体信号提取胎儿屯、率的方法。所述方法 包括在母体信号缓存器中记录并数字化至少一个母体信号并且识别所述母体信号缓存器 中的候选峰。所述方法将所述至少一个母体信号缓存器分为多个片段，每个片段包括一个 候选峰。母体QRS信号是通过母体信号缓存器的多个片段中的空间滤波来识别和衰减的。所 述空间滤波器至少包括主成分分析或者正交投影并且产生原始胎儿ECG信号，所述原始胎 儿ECG信号被存储在原始胎儿ECG缓存器中。所述原始胎儿ECG缓存器中的所述峰是通过主 成分分析或者跟随有基于规则的巧RS提取的峰检测器来识别的，并且所述胎儿屯、率是根据 所述峰来识别的。
[0012] 根据另一方面，提供了一种从至少一个母体信号提取胎儿屯、率的模块。所述模块 包括记录器和数字转换器，其在母体信号缓存器中记录并数字化至少一个母体信号。所述 模块还包括处理器，其被配置为识别所述母体信号缓存器中的候选峰并且将所述至少一个 母体信号缓存器分为多个片段，每个片段包括一个候选峰。所述处理器还被配置为识别并 且利用包括主成分分析和正交投影中的至少一个的所述空间滤波器通过空间滤波来衰减 所述母体信号缓存器的所述多个片段中的母体QRS信号，其中，所述空间滤波产生原始胎儿 ECG信号，所述原始胎儿ECG信号被存储在原始胎儿ECG缓存器中。然后，所述处理器通过主 成分分析和跟随有基于规则的巧RS提取的峰检测器中的至少一个来识别所述胎儿ECG缓存 器中的峰，并且计算机根据所识别的峰计算所述胎儿屯、率。
[0013] -个优点存在于来自使用正交投影或者主成分分析的腹部ECG记录的经改进的胎 儿ECG读数。
[0014] 另一优点存在于连续的胎儿屯、率监测和读数解释的经改进的可靠性。
[001引另一优点存在于诸如胎儿屯、跳检测的低信噪比ECG中的屯、脏信号的经改进的识 别。
[0016]另一优点存在于经改进的临床工作流。
[0017] 另一优点存在于经改进的患者护理。
[0018] 本领域技术人员在阅读和理解W下详细说明之后，将领会到本发明的更进一步的 优点。
【附图说明】
[0019] 本发明可W采取各种部件和各部件的布置W及各种步骤和各步骤的安排的形式。 附图仅出于图示优选的实施例的目的并且不应被解释为对本发明的限制。
[0020] 图1图示了胎儿屯、率提取系统。
[0021] 图2图示了用于检测来自腹部巧CG的胎儿屯、率的流程图。
[0022] 图3图示了用于母体QRS检测的流程图。
[0023] 图4图示了示出母体QRS检测的峰检测和自动校正的图3的继续流程图。
[0024] 图5图示了使用对应于近似在母体QRS峰之前~200样本和在母体峰之后~450样 本的腹部ECG(AECG)数据构建的数据矩阵。
[0025] 图6图示了减去了母体QRS的数据矩阵。
[0026] 图7图示了在应用PCA技术时数据矩阵中的单个行的母体衰减之前和之后数据。
[0027] 图8图示了甚至在胎儿屯、跳与母体QRS交叠时在母体QRS的衰减之后所保存的胎儿 屯、跳。
[002引图9图示了示出通过PCA提取的胎儿ECG(fECG)迹线，其中利用WS角形标记的胎 儿QRS峰。
[0029] 图10图示了使用正交投影技术的母体ECG的衰减，其中，母体QRS被投影出。
[0030] 图11图示了腹部ECG和所提取的胎儿ECG迹线，其中黑点表示如基于胎儿头皮电极 所标注的胎儿QRS位置。
[0031] 图12示出了从胎儿ECG所获得的胎屯、(在空间滤波之后)与从头皮电极所获得的胎 儿屯、率的比较。
[0032] 图13图示了用于确定屯、跳分配和确定性评估信息的方法的示意性表示。
[0033] 图14图示了基线漂移去除算法的输入。
[0034] 图15图示了基线漂移去除算法的输出。
[0035] 图16图示了在ECG信号的60s长段上由经优化的阔值例程所找到的阔值。
[0036] 图17图示了阔值交点周围的信号片段的编译。
[0037] 图18图示了在主成分分析(PCA)空间中所表示的信号片段。
[0038] 图19图示了基于原始ECG迹线的每个屯、跳的确定性。
[0039] 图20图示了通过考虑峰的数量和所得的屯、率变异性找到通道的最佳组合。
[0040] 图21图示了在校正之前和之后的RR间隔。
[0041 ] 图22图示了表示缺失屯、跳可能在何处的RR间隔。
[0042] 图23图示了表示在何处误识别峰的RR间隔。
[0043] 图24图示了描绘针对处理被用于组合输出W得到准确的胎儿QRS位置的信号的不 同的信号或者不同的结果的融合过程的流程图。
[0044] 图25图示了四个同时记录的胎ECG信号（参见前四个绘图）和组合的置信信号输出 (参见底部绘图）。
【具体实施方式】
[0045] 本申请设及一种用于经改进的胎儿屯、率提取和解释的方法。本公开受到对用于监 测胎儿屯、率的当前方法不可靠并且难W解释导致健康婴儿的增加的剖腹产的桐悉所启发。 目前，用于测量胎儿屯、率的最准确的方法是使用胎儿头皮电极的直接胎儿屯、电图，其由于 在日常怀孕期检查期间其相关联的风险而通常仅在分娩期间使用。无创性胎儿屯、电图监测 是通过放置在母亲腹部上的电极来测量的，然而，由于母体ECG通常更流行，因而检测胎儿 屯、率常常是困难的。
[0046] 本申请呈现了一种用于使用空间滤波来从腹部巧CG记录提取胎儿屯、率的经改进 的算法，例如用于母体ECG衰减和PCA聚类的主成分分析和正交投影技术。此外，本发明利用 针对胎儿屯、率的提取的基于自适应规则的胎儿QRS检测。
[0047] 参考图1，胎儿屯、率提取系统10从附接到患者(例如，孕妇）的传感器12-18接收腹 部ECG信号。传感器12-18提供信号，其由A/D转换器数字转换器数字化并且存储在缓存器 22A-22D中。每个传感器可W提供存储在其自身相应的缓存器中的信号。缓存器22A-22D是 存储器24的一部分。系统10包括运行存储在指令存储器28中的指令的计算机处理设备26 (或者"处理器"）。指令存储器28、数据存储器24、数字转换器20和处理器26是通过数据总线 30来连接的。
[0048] 系统10可W包括一个或多个专用或通用计算设备(例如服务器计算机或膝上型计 算机)和相关联的显示设备和用户输入设备(例如键盘和/或光标控制设备(未示出））。存储 器24、28可W是分离的或组合的并且可W