一种基于多通道子宫肌电信号的宫缩协调性计算方法

1.本发明属于生物电信号分析技术领域，具体涉及一种基于多通道的宫缩协调性刻画方法。


背景技术：

2.围产儿死亡率是评价社会经济发展及卫生状况的一个重要指标,是衡量围产医学发展水平的主要指标。因此,在孕产期进行生理活动的监测就非常必要。子宫收缩(简称宫缩)是孕妇分娩的主要推力，而有规律的协调宫缩是判断孕妇临产的重要指标。宫缩在早期有幅值低，同步性差的特点，而随着分娩期的临近，宫缩幅值会变高，并愈发的同步。
3.目前监测宫缩协调性的方式主要结合触诊法和外部分娩力计法(tocodynamometry,toco)。医生把手放置在产妇的腹壁上，并参考toco记录的宫缩曲线，来判断子宫的收缩情况。但这种方法受限于医生的触觉敏感度和toco信号的不准确性。
4.子宫肌电信号法(electrohysterogram,ehg)是一种通过采集孕妇腹部的子宫肌电信号监测子宫收缩活动的无创方法。子宫肌电信号法可以利用多电极采集子宫壁不同位置上的ehg信号，丰富了通道间的信息量，可以用来评估宫缩在整个孕期从局部到同步的演化过程。随着近年来子宫肌电信号研究的发展，基于子宫肌电信号的宫缩监测具有很好的应用前景。


技术实现要素：

5.本发明要克服现有技术的上述缺点，提出一种基于多通道子宫肌电信号的宫缩协调性计算方法来替代传统的人工判断方法。
6.本发明提出基于不同通道ehg信号间相关性的宫缩协调性计算方法，能够更好的辅助医学诊断。
7.本发明解决其技术问题的一种基于多通道子宫肌电信号的宫缩协调性计算方法，具体步骤如下：
8.步骤1：采集一定时长的多通道子宫肌电信号与toco信号；
9.步骤2：在toco信号的帮助下对宫缩段进行标记，使用统一的标准定义宫缩的起点和终点。将所有宫缩段根据记录时间分成分娩期宫缩段和妊娠期宫缩段；
10.步骤3：对子宫肌电信号进行预处理；
11.步骤4：利用标记出的宫缩段对子宫肌电信号进行分割，得到只有宫缩段的子宫肌电信号，后文所指的子宫肌电信号都是分割后的数据；
12.步骤5：计算子宫肌电信号所有宫缩段的通道间特征，分别计算宫缩段的任意两个通道间相关系数和所有通道的样本熵来体现多个ehg通道间的一致性，从而评估宫缩演化过程中的协调性；
13.步骤6：对比分娩期与妊娠期宫缩段的相关系数和多通道样本熵，采用wilcoxon秩和检验来分析所选特征在分娩期和妊娠期两种情况下的统计差异。
14.本发明提供一种基于多通道子宫肌电信号的宫缩协调性计算方法，利用多个通道的子宫肌电信号，可以采集子宫壁不同位置上引发宫缩的电信号。通过子宫肌电信号计算宫缩段的任意两个通道间相关系数和所有通道的样本熵，能够体现多通道间宫缩的一致性，从而评估宫缩在整个孕期逐渐协调的演化过程。
15.本发明的优点是：放置在子宫壁不同位置上的电极可以记录宫缩时不同肌肉群的活动状态，丰富了信息量。使用通道间相关系数和多通道样本熵可以体现在宫缩发生时不同通道上的电活动是否一致，让不同通道间的信息得到利用，从而更好的刻画宫缩的协调性。
附图说明
16.图1是本发明的方法流程图
17.图2是本发明的预处理后的子宫肌电信号
18.图3是本发明的分娩期和妊娠期一致性相关系数的比较
19.图4是本发明的分娩期和妊娠期多通道样本熵的比较
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本技术。
22.下面详细说明本发明的技术方案。
23.一种基于多通道子宫肌电信号的宫缩协调性计算方法，包括以下步骤：
24.步骤1：采集一定时长的多通道子宫肌电信号与toco信号；
25.步骤2：在toco信号的帮助下对宫缩段进行标记，使用统一的标准定义宫缩的起点和终点。将所有宫缩段根据记录时间分成分娩期宫缩段和妊娠期宫缩段，结果如表1所示；
26.表1
[0027][0028]
步骤3：对子宫肌电信号进行预处理；
[0029]
步骤4：利用标记出的宫缩段对子宫肌电信号进行分割，得到只有宫缩段的子宫肌电信号，后文所指的子宫肌电信号都是分割后的数据；
[0030]
步骤5：计算子宫肌电信号所有宫缩段的通道间特征，分别计算宫缩段的任意两个
通道间相关系数和所有通道的样本熵来体现多个ehg通道间的一致性，从而评估宫缩演化过程中的协调性；
[0031]
步骤6：对比分娩期与妊娠期宫缩段的相关系数和多通道样本熵，采用wilcoxon秩和检验来分析所选特征在分娩期和妊娠期两种情况下的统计差异。
[0032]
上述步骤2对宫缩段进行标记的方法详细描述如下：
[0033]
步骤2.1：使用toco信号，对标记宫缩段的标准进行统一，具体标准如下：
[0034]
●
显著的腹压增加(以toco信号为特征)；
[0035]
●
宫缩爆发应该有一个粗糙的高斯形状；
[0036]
●
持续时间在10-120秒之间；
[0037]
●
将规律性作为一个重要提示。
[0038]
步骤2.2：根据孕妇子宫肌电信号的记录时间来划分数据，当记录时间与孕妇分娩时间的差值小于或等于24小时，则为分娩期宫缩段。当记录时间与孕妇分娩时间的差值大于24小时，则为妊娠期宫缩段。
[0039]
上述步骤3中对子宫肌电信号进行预处理方法详细描述如下：
[0040]
步骤3.1：设计频带范围(f1，f2)的带通滤波器，以抑制呼吸、运动伪影和母体心电图引起的主要噪声成分；
[0041]
步骤3.2：对数据进行下采样。
[0042]
上述步骤5中计算相关系数和多通道样本熵的方法详细描述如下：
[0043]
步骤5.1：使用公式1计算任意两通道间子宫肌电信号的一致性相关系数(concordance correlation coefficient，ccc)。相关系数越高说明两个通道间的相关性越高，同步性越强。
[0044][0045]
式中x＝{x1,x2,
…
,xn}和y＝{y1,y2,
…
,yn}分别表示两个不同通道过零率曲线的数据序列，和分别是x和y的均值，和分别是x和y的方差，s
xy
是x和y的协方差。
[0046]
步骤5.2：使用公式2,3计算所有通道间子宫肌电信号的多通道样本熵。
[0047][0048]
式中l表示分割后子宫肌电信号的长度，c表示子宫肌电信号的通道数量，m表示设置的向量维度，表示两个序列在相似容限r下匹配m个点的概率。
[0049][0050]
多通道样本熵通过度量信号中产生新模式的概率大小来衡量时间序列复杂性，新模式产生的概率越大，序列的复杂性就越大。多通道样本熵的值越低，序列自我相似性就越高；多通道样本熵的值越大，样本序列就越复杂。
[0051]
上述步骤6中的显著性分析方法详细描述如下：
[0052]
步骤6.1：为了更好地比较整个孕期宫缩演化过程中子宫肌电信号相关系数和多
通道样本熵的统计差异，对分娩期与妊娠期子宫肌电信号的相关系数和多通道样本熵使用wilcoxon秩和检验分别进行统计差异显著性分析检验，结果如表2所示。
[0053]
表2
[0054]
method一致性相关系数多通道样本熵p-value1.60e-142.05e-17
[0055]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0056]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。