一種自適應最小均方算法提取胎兒心電信號的方法研究

周 祥，詹寧波，高 磊，田林懷，楊 震，張妍妍，楊樹欣

一種自適應最小均方算法提取胎兒心電信號的方法研究

周 祥，詹寧波，高 磊，田林懷，楊 震，張妍妍，楊樹欣

目的：針對胎兒的心電信號十分微弱，基本被母體的生理電信號所掩蓋的情況，提出一種有效地提取胎兒心電信號的方法。方法：首先根據胎兒和母親心電的特點人工合成孕婦和胎兒的混合心電信號，然后使用自行設計的變步長自適應最小均方（least mean square，LMS）算法完成胎兒心電的提取工作。結果：實驗結果顯示，信噪比由-50.7 dB提高到48.4 dB，并且濾波后得到的胎兒心電信號與真實的胎兒心電信號的相關系數為0.995 8。結論：該算法不僅成功濾除了母親的心電信號，而且較好地保留了胎兒心電信號，有助于無創條件下胎兒疾病和生理狀況的早期檢查。

自適應濾波；變步長LMS算法；胎兒心電；窄帶陷波器

0 引言

胎兒心電圖（fetal electrocardiogram，FECG）記錄胎兒心臟動作電位傳導過程中的波形變化。胎兒心電信號包含許多與胎兒健康程度相關的重要信息，通過對胎兒心電信號進行分析，可以及早發現許多妊娠期或分娩期的胎兒病理情況，從而及時采取相應措施，降低胎兒死亡率和預防新生兒疾病。但胎兒心電信號容易受到各種噪聲的影響，其中最主要的是母體的心電信號和母體的肌肉電信號[1]。其他干擾可以通過普通的濾波方法在一定程度上消除，但作為強噪聲的母體心電，其幅度比胎兒心電大10～20倍，且在時域中胎兒心電有10%～30%和母體心電重合，頻域中二者也有大部分頻譜重疊，因此，胎兒心電常被淹沒在母體的生理電信號中。……