一种多导联联合检测的智能胎儿心电检测系统的制作方法

本实用新型属于胎儿心电检测技术领域，尤其涉及一种多导联联合检测的智能胎儿心电检测系统。

背景技术：

胎儿心电监护有利于及时发现胎儿缺氧、脐带缠绕等孕期的胎儿病理情况，及早采取措施，保证胎儿健康，降低围产期胎儿的发病率和死亡率。取自母体腹壁表面的胎儿心电检测方法因其方便、无创而深受医务工作者和孕妇的欢迎，是目前较好的无创检测方法，适合孕妇在家日常长时动态监测胎儿心动状况。

如何从孕妇腹壁混合心电信号中有效地提取胎儿心电信号是一大难点：(1)胎儿心电信号经过羊水、子宫壁等最终传递到母体腹壁层，已经非常微弱；(2)胎儿心脏位置很难确定，妊娠期胎儿至母亲腹部的电传导特性经常随着孕周而变化。目前提出的胎儿心电提取算法主要有自适应滤波法、小波变换法、神经网络法和独立成分分析法等。这些算法都有一个共同缺点，即对胎儿位置以及孕妇当前状态高度敏感，进而降低胎儿心电信号提取的稳定性、鲁棒性和噪声敏感性，导致胎儿心电信号实时正确检出的成功率很低。

技术实现要素：

基于此，针对上述问题，有必要提出一种能有效增强胎儿心电信号提取的稳定性、鲁棒性和噪声敏感性、并提高胎儿心电信号实时正确检出成功率的多导联联合检测的智能胎儿心电检测系统。

本实用新型的技术方案是：一种多导联联合检测的智能胎儿心电检测系统，包括信号采集装置和信号处理装置，所述信号采集装置的信号输出端与信号处理装置的信号输入端相连；所述信号处理装置包括依次通信连接的第二无线WAIFI模块、带通滤波器、50Hz/60Hz陷波器、中值滤波器、单片机以及自适应滤波器。

其中，信号采集装置用于在母体胸腔的不同位置处采集一组多通道母体心电信号，并在母体腹壁的不同位置处采集一组多通道母体与胎儿的混合心电信号；测试时，不同的测试点作为一个测试通道，在母体胸腔出选取的测试点为母体心电信号测试通道，测试的是纯净的母体心电信号，在母体腹壁处选取的测试点为混合心电信号测试通道，测试的是母体与胎儿的混合心电信号。

带通滤波器用于将采集的多通道母体心电信号和多通道混合心电信号进行0.5Hz-100Hz带通滤波，滤除基线漂移和肌电干扰；带通滤波器处理后的信号由50Hz/60Hz陷波器进一步陷波滤波处理处理，滤除工频干扰；50Hz/60Hz陷波器处理后的信号由中值滤波器进一步消除残余的基线漂移，提升心电信号质量。

由带通滤波器、50Hz/60Hz陷波器和中值滤波器依次处理后的多通道母体心电信号和多通道混合心电信号进入单片机中，在单片机中进行复波检测并合成母体心电合成信号；将合成的母体心电合成信号作为自适应滤波器的参考输入，与母体心电合成信号对应的混合心电信号作为自适应滤波器的输入，对混合心电信号进行实时自适应滤波，提取出该混合心电信号通道中的胎儿心电信号；具体的，单片机包括选择最优母体心电信号的信号选择模块、合成母体心电信号的信号合成模块以及心率指标计算输出模块，具体原理如下：

信号选择模块在所述多通道母体心电信号中初始选择一路测试通道设置为默认最优母体心电信号测试通道，并针对各通道分别进行实时母体QRS复波检测，得到各通道母体QRS复波检测结果；根据所述各通道母体QRS复波检测结果，分别计算各路母体心电信号的信噪比；将信噪比取值最大的母体心电信号通道更新为最优母体心电信号通道。

信号合成模块根据所述最优母体心电信号通道的母体QRS复波检测结果，在所述多通道混合心电信号中分别查找定位各混合心电信号通道中的母体QRS复波位置，提取得到各混合心电信号通道的母体QRS复波信号；对所述多通道混合心电信号，针对每一路通道，将得到的该通道母体QRS复波信号进行滑动平均，得到各通道的母体QRS复波模板；针对每一路混合心电信号测试通道，利用得到的该通道母体QRS复波模板，以及根据所确定的该通道母体QRS复波位置，合成得到该路混合心电信号测试通道的母体心电合成信号。

得到母体心电合成信号后，针对每一路混合心电信号测试通道，将该通道的母体心电合成信号和混合心电信号分别作为自适应滤波器的参考输入和输入，对该通道的混合心电信号进行实时自适应滤波，提取出该路混合心电信号测试通道中的胎儿心电信号，并以此得到各路混合心电信号测试通道中的胎儿心电信号。

心率指标计算输出模块计算所述胎儿心电信号的信噪比，信噪比取值最大的胎儿心电信号为最优胎儿心电信号；对最优胎儿心电信号进行QRS复波检测，计算得到胎儿的实时心率和QRS复波宽度指标并输出。

作为本实用新型的进一步改进，所述信号采集装置包括i个电极片和胎儿心电采集盒；所述胎儿心电采集盒内设置有i通道的心电信号采集芯片、第一无线WIFI传输模块和充电式锂电池模块；所述i个电极片分别与所述心电信号采集芯片的i个信号输入端相连，所述第一无线WIFI传输模块与心电信号采集芯片之间通信连接，所述充电式锂电池模块与心电信号采集芯片的电源输入端相连；其中，i≥5。

其中，(i-1)个电极片作为(i-1)个测试通道的心电信号差分输入的P端，另外一个电极片作为(i-1)路心电信号差分输入的公共N端。

作为本实用新型的进一步改进，该检测系统还包括导联线，该导联线的一端设有i个暗扣式插头，导联线的另一端为HDMI接口；所述HDMI接口接于所述心电信号采集芯片内，所述i个电极片分别可拆卸式地设于i个暗扣式插头内。

作为本实用新型的进一步改进，所述胎儿心电采集盒上还设置有可穿戴式手环。以方便孕妇检测时穿戴。

作为本实用新型的进一步改进，所述检测系统还包括显示装置。所述单片机的计算结果如实时心率和QRS复波宽度指标和胎儿的实时心率曲线由显示装置显示。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型中，一个电极片即为一个检测通道，采用多通道检测，在输出最优质量的胎儿心电信号的同时，实时监测其它通道输出的胎儿心电信号质量；一旦发现质量更优的通道，迅速自动切换到该最优通道上，最大程度地增强胎儿心电信号提取的稳定性、鲁棒性和噪声敏感性，提高胎儿心电信号实时正确检出的成功率，降低了传统单通道检测方式对胎儿位置以及孕妇当前状态高度敏感的缺陷；

(2)利用最优一路的母体心电信号进行后续的QRS复波检测，准确率比其它路更高，避免错误的QRS复波检测对后面的胎儿心电提取造成错误结果，提高胎儿心电信号实时正确检出的成功率；

(3)利用合成的母体心电信号作为自适应滤波器的参考输入信号，与传统系统中将实测得到的最优母体心电信号直接作为参考输入信号相比，自适应滤波器的滤波效果更好，提高胎儿心电信号实时正确检出的成功率。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述多导联联合检测的智能胎儿心电检测系统的原理框图；

图2是图1中单片机的原理框图。

附图标记说明：

10信号采集装置，101电极片，102暗扣式插头，103导联线，104HDMI接口，105胎儿心电采集盒，106充电式锂电池模块，107心电信号采集芯片，108第一无线WIFI传输模块，20信号处理装置，201第二无线WAIFI模块，202带通滤波器，203-50Hz/60Hz陷波器，204中值滤波器，205单片机，206自适应滤波器，30显示装置，2051信号选择模块，2052信号合成模块，2053心率指标计算输出模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

实施例1

参考图1，一种多导联联合检测的智能胎儿心电检测系统，包括信号采集装置10和信号处理装置20，所述信号采集装置10的信号输出端与信号处理装置20的信号输入端相连；所述信号处理装置20包括依次通信连接的第二无线WAIFI模块201、带通滤波器202、50Hz/60Hz陷波器203、中值滤波器204、单片机205以及自适应滤波器206。

其中，信号采集装置10用于在母体胸腔的不同位置处采集一组多通道母体心电信号，并在母体腹壁的不同位置处采集一组多通道母体与胎儿的混合心电信号；测试时，不同的测试点作为一个测试通道，在母体胸腔出选取的测试点为母体心电信号测试通道，测试的是纯净的母体心电信号，在母体腹壁处选取的测试点为混合心电信号测试通道，测试的是母体与胎儿的混合心电信号。

带通滤波器202用于将采集的多通道母体心电信号和多通道混合心电信号进行0.5Hz-100Hz带通滤波，滤除基线漂移和肌电干扰；带通滤波器202处理后的信号由50Hz/60Hz陷波器203进一步陷波滤波处理处理，滤除工频干扰；50Hz/60Hz陷波器203处理后的信号由中值滤波器204进一步消除残余的基线漂移，提升心电信号质量。

由带通滤波器202、50Hz/60Hz陷波器203和中值滤波器204依次处理后的多通道母体心电信号和多通道混合心电信号进入单片机205中，在单片机205中进行复波检测并合成母体心电合成信号；将合成的母体心电合成信号作为自适应滤波器206的参考输入，与母体心电合成信号对应的混合心电信号作为自适应滤波器206的输入，对混合心电信号进行实时自适应滤波，提取出该混合心电信号通道中的胎儿心电信号；具体的，参考图2，单片机205包括选择最优母体心电信号的信号选择模块2051、合成母体心电信号的信号合成模块2052以及心率指标计算输出模块2053，具体原理如下：

信号选择模块2051在所述多通道母体心电信号中初始选择一路测试通道设置为默认最优母体心电信号测试通道，并针对各通道分别进行实时母体QRS复波检测，得到各通道母体QRS复波检测结果；根据所述各通道母体QRS复波检测结果，分别计算各路母体心电信号的信噪比；将信噪比取值最大的母体心电信号通道更新为最优母体心电信号通道。

信号合成模块2052根据所述最优母体心电信号通道的母体QRS复波检测结果，在所述多通道混合心电信号中分别查找定位各混合心电信号通道中的母体QRS复波位置，提取得到各混合心电信号通道的母体QRS复波信号；对所述多通道混合心电信号，针对每一路通道，将得到的该通道母体QRS复波信号进行滑动平均，得到各通道的母体QRS复波模板；针对每一路混合心电信号测试通道，利用得到的该通道母体QRS复波模板，以及根据所确定的该通道母体QRS复波位置，合成得到该路混合心电信号测试通道的母体心电合成信号。

得到母体心电合成信号后，针对每一路混合心电信号测试通道，将该通道的母体心电合成信号和混合心电信号分别作为自适应滤波器206的参考输入和输入，对该通道的混合心电信号进行实时自适应滤波，提取出该路混合心电信号测试通道中的胎儿心电信号，并以此得到各路混合心电信号测试通道中的胎儿心电信号。

心率指标计算输出模块2053计算所述胎儿心电信号的信噪比，信噪比取值最大的胎儿心电信号为最优胎儿心电信号；对最优胎儿心电信号进行QRS复波检测，计算得到胎儿的实时心率和QRS复波宽度指标并输出。

在另一个实施例中，所述信号采集装置包括i个电极片101和胎儿心电采集盒105；所述胎儿心电采集盒105内设置有i通道的心电信号采集芯片107、第一无线WIFI传输模块108和充电式锂电池模块106；所述i个电极片101分别与所述心电信号采集芯片107的i个信号输入端相连，所述第一无线WIFI传输模块108与心电信号采集芯片107之间通信连接，所述充电式锂电池模块106与心电信号采集芯片107的电源输入端相连；其中，i≥5。

其中，(i-1)个电极片作为(i-1)个测试通道的心电信号差分输入的P端，另外一个电极片作为(i-1)路心电信号差分输入的公共N端；作为P端的电极片分为两组，一组用于测试纯净的母体心电信号，另一组用于测试母体与胎儿的混合心电信号，再加上一个公共N端，所以电极片数目必须大于等于5。

在另一个实施例中，该检测系统还包括导联线103，该导联线103的一端设有i个暗扣式插头102，导联线103的另一端为HDMI接口104；所述HDMI接口104接于所述心电信号采集芯片107内，所述i个电极片101分别可拆卸式地设于i个暗扣式插头102内。

在另一个实施例中，所述胎儿心电采集盒105上还设置有可穿戴式手环。以方便孕妇检测时穿戴。

在另一个实施例中，所述检测系统还包括显示装置30。所述单片机205的计算结果如实时心率和QRS复波宽度指标和胎儿的实时心率曲线由显示装置30显示；本实施例中，显示装置可以是智能手机、平板电脑或是台式电脑。

以上所述实施例仅表达了实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于实用新型的保护范围。