多通道胎儿心电提取的经验模态分解和准周期成分提取方法

摘要

针对多导联腹壁混合信号的胎儿心电信号(FECG)提取方法有很多,建立在统计独立性和非高斯性假设基础上的盲源分离算法是一类普遍被关注的方法。但是,由于混杂在腹部心电信号中的母体心电信号和多种复杂的生物电噪声的影响,以及腹部电极布置的不合理等因素,使得传统的盲源分离算法对FECG的提取结果往往不尽如人意。本文提出了一个基于经验模态分解和准周期成分提取的多通道FECG提取方法EMD–QPCE。首先,对各通道腹壁混合心电信号分别用经验模态分解方法分解为一系列固有模态函数(IMF),消除IMF中母体心电信号的成分,以增强FECG的信息。然后,将各个通道信号相对应的IMF进行组合,用准周期成分提取方法提取FECG的信息。最后,由提取的含有FECG信息的IMF重构出FECG,实现多通道腹壁混合信号中提取FECG的目的。应用本文方法对DaISy数据库、ADFECGDB数据库和Challenge2013数据库中的真实心电信号进行实验,实验结果表明:与传统的独立成分分析、主成分分析和准周期成分提取方法相比,本文方法的成功提取率和提取质量都得到了有效提高;本文方法的FECG提取灵敏度Se为92.31%,阳性预测值PPV为98.77%,准确度指标F1为95.43%,平均胎儿心率误差为0.595%,具有非常好的准确度和精度,充分验证了本文方法的有效性和优越性。