一种胎儿心率曲线基线的识别方法

摘要

一种胎儿心率信号曲线的基线识别方法，包括信号输入检测模块，基线识别提取模块，基线值参数计算模块，基线值参数输出模块。胎儿心率信号输入后通过预处理及有效信号的提取，在基线识别提取模块中进行预计算、平均优化和插值平滑后计算出基线值，之后在参数计算模块计算出基线区间比例和描述性统计参数，最后在参数输出模块输出结果。基线值是利用胎儿心率监护长时间的胎儿心率数据以及胎儿心率基线定义计算获得，具有较明确的生理意义，结合胎儿心率的加速、减速、变异的分类、计数和所占时长比例，能够从胎儿心率信号中获得更为全面的信息。应用提取出的基线值，还可以获取胎儿心率的频域以及熵的相关信息。

主权项

一种胎儿心率信号曲线的基线识别方法，其特征在于：包括信号输入检测模块，基线识别提取模块，基线值参数计算模块，基线值参数输出模块；胎儿心率信号输入后通过预处理及有效信号的提取，在基线识别提取模块中进行预计算、平均优化和插值平滑后计算出基线值，之后在参数计算模块计算出基线区间比例和描述性统计参数，最后在参数输出模块输出结果；所述信号输入模块，接收胎儿心率监护仪器实测的信号F(t)，F(t)中包含母亲心率信号、胎儿心率信号、母亲移动次数和子宫肌电信号，并从信号F(t)中分离出胎儿心率信号f(t)；所述信号检测模块，对输入的时域胎儿心率信号f(t)进行预处理，即将f(t)分成N段时间长度的胎儿心率信号序列f(k)，每一段胎儿心率信号序列f(k)中胎儿心率值为0的为丢失信号f(k₀)，其长度为l(f(k₀))，与该段胎儿心率信号序列长度l(f(k))之比为信号丢失率挑选出满足信号丢失率lost小于特定阈值low的胎儿心率信号序列g(k)，即其中g(k₀)为胎儿心率信号序列g(k)中胎儿心率值为0的丢失信号；有效胎儿心率信号时间总长度为$L_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}[l_i\left(g\right(k\left)\right)-l_i\left(g\right(k_0\left)\right)];$总的信号丢失率为$Lost=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}l\left(f\right(k_0\left)\right)}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}l\left(f\right(k\left)\right)};$所述基线识别提取模块接收满足要求的胎儿心率信号并根据基线的定义进行遍历预计算、平均优化和插值平滑，以下为基线具体识别提取方法；首先进行遍历预计算，对于输入的满足要求的胎儿心率信号bpm(k)，将其分为定长为一分钟的信号M段，长度不足一分钟的舍弃，第h段为d(h)，并折叠为如下矩阵A：$A={\left[\begin{array}{ccccc}d\left(1\right)& d\left(2\right)& ...& d\left(9\right)& d\left(10\right)\\ d\left(2\right)& d\left(3\right)& ...& d\left(\mathrm{10}\right)& d\left(11\right)\\ ·& ·& & ·& ·\\ ·& ·& & ·& ·\\ ·& ·& & ·& ·\\ d(M-10)& d(M-9)& ...& d(M-2)& d(M-1)\\ d(M-9)& d(M-8)& ...& d(M-1)& d\left(M\right)\end{array}\right]}_{(M-9)\times 10}$矩阵A为(M‑9)行10列的矩阵，则矩阵A的每行为定长十分钟的胎儿心率信号，对矩阵A的第i_A行设为A(i_A)，其中胎儿心率信号为A(i_A(k))；特定胎儿心率值B∈[B_min,B_max]，步长为1，其中B_max和B_min分别为胎儿心率最大阈值与最小阈值；对于每段定长十分钟的胎儿心率信号A(i_A(k))，计算出满足B‑5≤A(i_A(k))≤B+5的个数对区间[B_min,B_max]内每一个值B进行个数计算，得出中的最大值此时的特定B值命名为则矩阵A的每一行都有一个和相对应的共计(M‑9)个；对于i_A＝2,3,4…(M‑9)，如果满足则不变；如果满足则即的值等于前一个的值；然后做平均优化处理，计算满足的个数并将满足条件的胎儿心率信号求和平均优化处理后的值为$b_{i_A}=\frac{Sum\left(i_A\right)}{G_{i_A}};$最后进行插值平滑处理，对相邻两个值做差并求绝对值，对于i_A＝2,3,4…(M‑9)，如果满足dif(i_A‑1)＞5，则在i_A≤4时，将置为空值；在i_A＞4时，将置为空值；接下来在空值区域处进行插值，设空值区域前的值为b_x，空值区域后的值为b_y(b_x与b_y都不为0)，则此空值区域缺少y‑x‑1个值；空值区域的插值项如下：$b_{x+a}=b_x+\frac{b_y-b_x}{y-x}*a,(a=1,2...(y-x-1\left)\right)$至此存在值(M‑9)个，胎儿心率信号bpm(k)包括时长一分钟的信号M段，设为bl_j为基线值，其中(j＝1,2,3…M)共有M个值；基线值bl_j表达式如下：此时，每分钟有一个基线值，若将基线曲线与胎儿心率信号绘制在一起，需要再次将基线值bl_j进行插值；对基线值进行三次样条插值得到基线曲线line＝spline(bl_j)，其中spline为三次样条插值函数；所述基线参数计算模块，包括特定区间内基线值所占比例计算与统计分析参数计算；设定正常胎儿心基线范围上限为BL_max，下限为BL_min；将基线值bl_j与正常胎儿心基线范围上限与下限比较，满足bl_j＞BL_max条件的个数为bnum1，所占比例为R_h；满足BL_min≤bl_j≤BL_max条件的个数为bnum2，所占比例为R_n；满足bl_j＜BL_min条件的个数为bnum3，所占比例为R_l；特定区间内基线值所占比例计算公式如下：$\left\{\begin{array}{c}{R}_h=\frac{bnum1}{M}\\ R_n=\frac{bnum2}{M}\\ R_l=\frac{bnum3}{M}\end{array}\right.$经统计分析得出基线中位数为median；基线均值公式如下：$mean=\frac{\underset{j=1}{\overset{M}{\Sigma }}{\mathrm{bl}}_j}{M}$所述基线参数输出模块，将上述计算出的胎儿心率监护基线参数结果输出。