基于張量分解的胎兒心電信號提取研究.pdf

1、胎兒心電圖是監(jiān)測胎兒在宮內(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)護中具有重大的臨床意義。由于胎兒心電信號具有非平穩(wěn)、信噪比極低、且與母體心電干擾和其他噪聲在時域、頻域、空域和特征域大部分重疊的特點，導(dǎo)致其提取難度非常大。本文針對現(xiàn)有胎兒心電信號提取算法信息處理域單一、先驗信息利用不足兩方面問題，提出將張量理論引入胎兒心電信號提取方法中，并根據(jù)心電信號的時域、空域及拍頻域(Beatquency Domain

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

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

4、高了算法的有效性，但由于其將時域和空域采用統(tǒng)一估計準(zhǔn)則，與胎兒心電信號的物理特性相悖，導(dǎo)致分解結(jié)果相互混疊難以解釋。本文基于心電信號的空間獨立性對CP分解算法進行改進，并根據(jù)母體心電干擾和胎兒心電信號提取環(huán)境的不同，進一步修改了算法，實現(xiàn)母體心電的有效抑制、胎兒心電信號完整性和變異性的保留。
　　本文分別采用模擬數(shù)據(jù)庫和公開數(shù)據(jù)庫進行仿真實驗，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，并且在胎心率與胎兒心電波