基于張量分解的胎兒心電信號(hào)提取研究.pdf

1、胎兒心電圖是監(jiān)測(cè)胎兒在宮內(nèi)健康狀況的重要手段，能夠反映胎兒心臟各部位的功能及狀態(tài)，在圍產(chǎn)期胎心監(jiān)護(hù)中具有重大的臨床意義。由于胎兒心電信號(hào)具有非平穩(wěn)、信噪比極低、且與母體心電干擾和其他噪聲在時(shí)域、頻域、空域和特征域大部分重疊的特點(diǎn)，導(dǎo)致其提取難度非常大。本文針對(duì)現(xiàn)有胎兒心電信號(hào)提取算法信息處理域單一、先驗(yàn)信息利用不足兩方面問(wèn)題，提出將張量理論引入胎兒心電信號(hào)提取方法中，并根據(jù)心電信號(hào)的時(shí)域、空域及拍頻域(Beatquency Domain

2、）特性對(duì)張量分解法進(jìn)行改進(jìn)，提出胎兒心電信號(hào)的定制分離算法。主要的研究?jī)?nèi)容概括起來(lái)包括以下幾點(diǎn)：
　?、僖肱念l域?qū)Ω贡诨旌闲碾娦盘?hào)進(jìn)行張量建模。由于非侵入式腹壁混合心電信號(hào)是一個(gè)多導(dǎo)聯(lián)的時(shí)域信號(hào)，表現(xiàn)為矩陣的形式，現(xiàn)有的胎兒心電信號(hào)提取法通常在矩陣空間進(jìn)行，其信息處理域單一，分離結(jié)果不甚理想。本文針對(duì)胎兒心電信號(hào)的多域特性以及張量理論的分析，引入拍頻域?qū)Ω贡诨旌闲碾娦盘?hào)進(jìn)行建模，打破經(jīng)典的線(xiàn)性瞬時(shí)時(shí)不變模型，實(shí)現(xiàn)胎兒心電信號(hào)的多

3、域聯(lián)合估計(jì)。
　?、谔岢隽嘶?CP分解的胎兒心電信號(hào)提取算法。由于現(xiàn)有算法多在時(shí)域或空域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，導(dǎo)致算法準(zhǔn)確率低下。本文根據(jù)心電信號(hào)的高階特性構(gòu)建張量，利用經(jīng)典的CP分解法對(duì)張量進(jìn)行稀疏表示，在盡量不增加算法復(fù)雜度的前提下，聯(lián)合心電信號(hào)的時(shí)域波形信息，空間相關(guān)性以及固有周期性，實(shí)現(xiàn)胎兒心電信號(hào)的有效估計(jì)。
　?、厶岢隽嘶谛碾娞匦缘?CP分解改進(jìn)算法。直接將 CP分解法應(yīng)用于胎兒心電信號(hào)的提取上，雖然聯(lián)合多域信息提

4、高了算法的有效性，但由于其將時(shí)域和空域采用統(tǒng)一估計(jì)準(zhǔn)則，與胎兒心電信號(hào)的物理特性相悖，導(dǎo)致分解結(jié)果相互混疊難以解釋。本文基于心電信號(hào)的空間獨(dú)立性對(duì)CP分解算法進(jìn)行改進(jìn)，并根據(jù)母體心電干擾和胎兒心電信號(hào)提取環(huán)境的不同，進(jìn)一步修改了算法，實(shí)現(xiàn)母體心電的有效抑制、胎兒心電信號(hào)完整性和變異性的保留。
　　本文分別采用模擬數(shù)據(jù)庫(kù)和公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明本文提出的張量分解算法能夠有效提取出清晰的胎兒心電信號(hào)，并且在胎心率與胎兒心電波