一种基于数据分析的胎心电监测系统

本发明涉及心电监测，具体涉及一种基于数据分析的胎心电监测系统。

背景技术：

1、家用便携式胎心监测仪在当前市场上确实存在一些问题，其中最为突出的就是难以准确分离母胎心率及杂音。这对于孕妇和胎儿的健康状况监测带来了很大的困扰。近年来，随着医学研究的深入，母体在妊娠期的情绪变化和抑郁症筛查已被纳入常规孕检范畴。

2、当前的胎心监测仪主要通过光电传感器和麦克风来采集信号，但由于信号干扰和信号处理技术的局限，监测结果往往受到环境噪音和母体自身心率的影响，导致难以准确分离母胎心率。

3、另一方面，产前抑郁症筛查也面临着同样严峻的挑战。妊娠期抑郁症对母婴健康都有很大影响，及早发现和干预至关重要。然而，目前的主观量表筛查方法受限于孕妇自身的认知能力和主观感受，缺乏客观数据支持，可能导致筛查结果的准确性较低。为了提高筛查的客观性和准确性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数据分析的胎心电监测系统，解决以下技术问题：

2、现有家用胎心仪难以准确分离母胎心率及杂音，且产前抑郁症筛查也面临很大困扰和挑战。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种基于数据分析的胎心电监测系统，包括：

5、信号采集模块，用于采集混合信号，所述混合信号包括母体信号和胎儿信号；

6、信号过滤模块，用于对混合信号进行预处理，所述预处理包括采用iir陷波器去除工频干扰、采用中值滤波器去除基线漂移、采用经验模态分解去除人为脉冲干扰；

7、信号分离模块，用于采用独立成分分析方法提取母体信号，构建奇异值传递矩阵，将母体腹壁心电信号作为空间滤波，通过奇异值分解抵消母体信号；然后再次使用独立成分分析方法提取胎儿信号；

8、心率计算模块，用于采用时域非线性变换阈值法确定胎儿心电r波尖峰，对r波尖峰进行聚类检测，然后根据rr间期的时间差，对胎儿心率进行计算；

9、母体评估模块，用于基于pyhrv使用频域分析法分析母体心率信号中的低频成分lf和高频成分hf，计算母体心率的lf/hf值，当lf/hp值大于1.5时，则认为母体存在焦虑情绪。

10、作为本发明进一步的方案：所述母体评估模块中借助开源python的工具箱pyhrv分析带有心率指标的母体心率信号，包括但不限于通过心电图、spo2、血容量脉搏计算心率参数。

11、作为本发明进一步的方案：所述信号分离模块提取胎儿信号的具体过程为：

12、对混合信号进行奇异值分解，得到奇异值向量；将奇异值向量按照从大到小的顺序排列，选择前k个奇异值对应的左右奇异向量作为空间滤波器；将空间滤波器应用于混合信号，得到滤波后的胎儿信号。

13、作为本发明进一步的方案：所述可穿戴式胎心仪包括若干个柔性基板的mems传感芯片，每个所述传感芯片均添加有压敏单晶硅，在母体穿戴后自动对传感芯片进行位置矫正。

14、作为本发明进一步的方案：位置矫正的过程为：

15、所述胎心仪的任一柔性绷带均设置有两个中心对称的传感芯片，分别采集任一柔性绷带中两个传感芯片测量得到的信号强度a1和a2，根据信号衰减公式分别计算两个传感芯片与胎心的距离d1和d2，公式为：

16、a1 = a0·e^(-α·d1)，a2= a0·e^(-α·d2)；

17、其中a0为胎心信号的初始强度，e为自然常数，α为人体介质衰减系数，当d1与d2的差值绝对值大于预设阈值时，提醒母体对柔性绷带的位置进行调整。

18、作为本发明进一步的方案：调整的具体过程为：

19、根据柔性绷带的曲率变化，对柔性绷带所形成的近似圆弧进行拟合，生成理想圆弧，计算所述理想圆弧所在理想圆的圆心位置以及直径长度，并标注出距离d1和d2在理想圆中的位置，经过圆心位置和胎心位置做直径线段，分别计算距离d1和直径线段所成夹角对应的圆弧长度l1，以及距离d2和直径线段所成夹角对应的圆弧长度l2，当d1与d2的差值绝对值大于预设阈值时，则该柔性绷带位置异常，计算|l1-l2|/2的数值，并标记为调整距离值发送至胎心仪显示页面。

20、作为本发明进一步的方案：还包括无线传输模块，用于接收和显示监测结果，监测结果包括胎儿心率、母体情绪和柔性绷带位置，并将所述监测结果传输至预设的医护人员和家庭成员的设备端。

21、本发明的有益效果：

22、（1）本发明借助pyhrv使用频域分析法分析心率信号中的低频和高频成分，并计算lf/hf，胎心监测仪可以提供相对汉密顿抑郁量表更敏感的焦虑状况评估；焦虑状态下，母体的心率变异性会减少，高频部分减少而低频部分相对增加；因此，lf/hf可以作为判断焦虑状况的指标之一，当lf/hp值大于1.5时认为母体存在焦虑情绪；

23、（2）本发明根据每个母体的心率特征进行个体化评估。不同人群的心率变异性可能存在差异，计算lf/hf值时，pyhrv可以定制频段计算参数，从而提供针对每个母体的心率分析结果，有助于更准确地评估焦虑状况；

24、（3）本发明通过监测母体的心率lf/hf，胎心监测仪可以提供及时的信息，帮助医生或护士进行干预措施；一旦监测结果显示出母体可能存在焦虑状况，医生可以采取相应的措施，如提供心理支持、建议适当的放松和调节方法，以及安排进一步的评估或治疗。

技术特征：

1.一种基于数据分析的胎心电监测系统，基于可穿戴式胎心仪，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的胎心电监测系统，其特征在于，所述母体评估模块中借助开源python的工具箱pyhrv分析带有心率指标的母体心率信号，包括但不限于通过心电图、spo2、血容量脉搏计算心率参数。

3.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的胎心电监测系统，其特征在于，所述信号分离模块提取胎儿信号的具体过程为：

4.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的胎心电监测系统，其特征在于，所述可穿戴式胎心仪包括若干个柔性基板的mems传感芯片，每个所述传感芯片均添加有压敏单晶硅，在母体穿戴后自动对传感芯片进行位置矫正。

5.根据权利要求4所述的一种基于数据分析的胎心电监测系统，其特征在于，位置矫正的过程为：

6.根据权利要求5所述的一种基于数据分析的胎心电监测系统，其特征在于，调整的具体过程为：

7.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的胎心电监测系统，其特征在于，还包括无线传输模块，用于接收和显示监测结果，监测结果包括胎儿心率、母体情绪和柔性绷带位置，并将所述监测结果传输至预设的医护人员和家庭成员的设备端。

技术总结
本发明提出了一种基于数据分析的胎心电监测系统，属于心电监测技术领域，具体包括：采集混合信号，采用IIR陷波器去除工频干扰、中值滤波器去除基线漂移、经验模态分解去除人为脉冲干扰；采用独立成分分析方法提取母体信号，构建奇异值传递矩阵，将母体腹壁心电信号作为空间滤波，通过奇异值分解抵消母体信号；再次使用独立成分分析方法提取胎儿信号；采用时域非线性变换阈值法确定胎儿心电R波尖峰，对R波尖峰进行聚类检测，根据RR间期的时间差，对胎儿心率进行计算；分析母体心率信号中的低频成分LF和高频成分HF，计算母体心率的LF/HF值，判断母体是否存在焦虑情绪；本发明实现了更便捷和准确的胎心监测。

技术研发人员：李佳颐,杨小雪,陈昱燃,赵之悦,江其阳
受保护的技术使用者：南方医科大学南方医院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29