淺析胎兒心電監(jiān)護系統(tǒng)設計和實現(xiàn) 答辯課件

淺析胎兒心電監(jiān)護系統(tǒng)目錄引言一、胎兒心電簡介二、基于自適應譜線增強技術的胎兒心電信號提取三、胎兒心電監(jiān)護系統(tǒng)設計四、結論

引言隨著社會的不斷發(fā)展，人們的就醫(yī)狀況也得到了大大的改善，隨之而來的是對出生人口的健康狀況以及質(zhì)量的要求更為嚴格。胎兒心電信號反映了胎兒的心臟活動狀況，是胎兒健康狀況的重要指標，所以在圍產(chǎn)期的胎兒心電信號進行監(jiān)護是十分必要的。據(jù)統(tǒng)計，我國缺陷兒童的數(shù)量在逐年增長，很大一部分是由于胎兒在生長發(fā)育過程中出現(xiàn)嚴重的缺氧、缺血造成的。出生缺陷目前已成為影響我國人口質(zhì)量的一個主要問題。因此，應該密切關注圍產(chǎn)期胎兒心電的變化情況。胎兒心電監(jiān)護主要包含兩部分，分別是胎兒心電信號的提取和胎兒心電監(jiān)護系統(tǒng)的研究，這兩部分都是當前胎兒信號檢測領域研究的熱點問題，也是本文研究的主要內(nèi)容。

一、胎兒心電簡介當心肌收縮時會引起心肌細胞的去極化，產(chǎn)生電位變化，這種電位變化可以通過體表的電極檢測出來。這種電位變化具有一定的規(guī)律與周期，通過描繪其變化曲線就得到臨床上記錄的心電圖（electrocardiogram，ECG）。典型的心電圖波形特征如圖1-1所示。心電圖及其特征圖1-1心電圖波形

一、胎兒心電簡介（a）微弱性（b）低頻特性（c）高噪聲背景（d）安全性胎兒心電信號特性二、基于自適應譜線增強技術的胎兒心電信號提取

自適應濾波的簡介濾波器往往以系統(tǒng)的形式出現(xiàn)的，它的作用是從含噪信號中提取有用的信息。同時它也常常被稱為頻率的選擇器，是通過改變輸入的信號的一些頻率成分或者某個頻帶，進而改變其頻譜結構。自適應濾波器主要有無限沖激響應(IIR)和有限沖激響應(FIR)兩種類型，濾波器結構的選擇對算法的處理起著重要的影響。IIR型結構濾波器的傳輸函數(shù)既有零點又有極點，他可以用不高的階數(shù)實現(xiàn)具有陡峭通帶特性，缺點是穩(wěn)定性不好，且相位特性難于控制。FIR濾波器是全零點濾波器，它是穩(wěn)定的，且能實現(xiàn)線性的相位特性，因此，自適應濾波器的結構通常采用FIR型濾波器的橫向結構，如圖2-1所示。圖2-1自適應濾波的原理圖二、基于自適應譜線增強技術的胎兒心電信號提取

自適應譜線增強去噪原理自適應濾波算法是采用前一刻得到的參數(shù)結果，根據(jù)某種確定的準則，在迭代計算過程中自動地調(diào)整濾波器的參數(shù)，來獲取有用信號和干擾信號的一些隨著時間變化的特性，進而達到濾波的效果。它有兩種算法：最小均方算法和變步長自適應算法。本文采用變步長的自適應算法。

對變步長LMS算法的步長的選擇需遵循以下兩個原則：（1）在開始階段以及系統(tǒng)在發(fā)生突變的時候，保證步長足夠大，從而保證得到較好的收斂速度和跟蹤能力。（2）當算法的收斂速度逐漸變小，達到穩(wěn)定狀態(tài)時，步長的變化也需要趨近于零，使得系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差也趨近于零。自適應譜線增強算法是一種新的變步長的LMS的自適應算法，它可將有用信號從含加性噪聲的混合信號中檢測出來。原理如圖2-2所示：圖2-2自適應譜線增強系統(tǒng)的原理二、基于自適應譜線增強技術的胎兒心電信號提取

本文引用一種新的自適應譜線增強算法，該算法是通過誤差變化率b(n)來控制步長μ(n)的變化，進而使系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，停止計算。而且，我們還提出了一個步長向量和一個控制步長的因子k，通過它們對步長進行調(diào)整。基于b(n)變步長的LMS自適應譜線增強算法具有以下幾個特征：（1）在開始階段要保證步長的較大，從而保證收斂速度和追蹤速度的大小。（2）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，步長較小。（3）計算量較小，實現(xiàn)的可能性較大。（4）抗干擾的性能較好。圖2-2自適應譜線增強系統(tǒng)的原理二、基于自適應譜線增強技術的胎兒心電信號提取圖2-3m不同，α=k2.0,8時函數(shù)的關系曲線圖2-4k不同，α=m3,8時函數(shù)的關系曲線圖2-5α不同，m=3,2.0時函數(shù)的關系曲線圖2-3、2-4表示的是步長μ(n)與誤差變化率的變化關系曲線。在圖2-5中驗證的是mk,保持不變，α不同的情況下，步長μ(n)與誤差變化率的關系。由此看來，參數(shù)mk,,α不同的選擇決定了系統(tǒng)的不同效果，在實際應用中需要根據(jù)系統(tǒng)的具體環(huán)境和要求對其進行選擇。二、基于自適應譜線增強技術的胎兒心電信號提取

使用自適應譜線增強技術提取胎兒心電信號如圖2-6所示表示的是自適應譜線增強提取胎兒心電信號的原理，利用它提取胎兒的心電信號。圖2-6自適應譜線增強提起胎兒心電信號的原理從圖2-6的)b中能夠看到，在提取胎兒的心電信號的系統(tǒng)中，兩個通道的輸入分別是從母體的胸部和腹部獲取，其中參考信號是從母體的胸部獲取，原始信號是從母體的腹部獲取，該信號是母體的心電信號和胎兒的心電信號的疊加，其中胎兒的心電信號是對應圖3-6的)a中的有用信號()ts，母體的心電信號是對應圖2-6的a）中的噪聲n(t)。二、基于自適應譜線增強技術的胎兒心電信號提取臨床檢測從上邊驗證結果中可看出，利用臨床數(shù)據(jù)，采用自適應譜線增強算法可以提取胎兒的心電信號。只是由于該方法是基于多通道的采集算法，對于母體的腹部和胸部的檢測位置要求較嚴格。為了能夠能到更好地效果，在條件允許的情況下應采用多級導聯(lián)對這兩個信號進行采集。圖2-7母體的腹部信號圖2-8母體的胸部信號圖2-9胎兒的心電信號系統(tǒng)功能的實現(xiàn)與應用系統(tǒng)功能的實現(xiàn)（1）數(shù)據(jù)采集功能的實現(xiàn)（2）胎兒心電信號的提?。?）數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的實現(xiàn)三、胎兒心電監(jiān)護系統(tǒng)設計系統(tǒng)功能的應用一、是用戶信息的管理，主要實現(xiàn)對用戶信息地管理及存儲。二、是數(shù)據(jù)存儲的管理與回放，主要實現(xiàn)對所采集的數(shù)據(jù)的存儲管理，及數(shù)據(jù)回放的功能。系統(tǒng)的功能測試三、胎兒心電監(jiān)護系統(tǒng)設計主頁面中包含了如下幾個功能：數(shù)據(jù)的采集、歷史數(shù)據(jù)的記錄、用戶添加、用戶編輯。用戶編輯又包括：用戶的修改和刪除。

結論

作為保障圍產(chǎn)期孕婦和胎兒安全、實現(xiàn)優(yōu)生優(yōu)育的重要手段之一—胎兒監(jiān)護，得到了廣泛的應用。在胎兒監(jiān)護中最有效得分方法之一—胎兒心電監(jiān)護，它是在圍產(chǎn)期對胎兒心電信號進行監(jiān)測，進而了解胎兒的心臟活動狀況。本文主要對提出自適應